Дешифраторы (декодеры)

Дешифратор – функциональный узел, вырабатывающий сигнал «лог. 1» (дешифратор высокого уровня) или сигнал «лог. 0» (дешифратор низкого уровня) только на одном из своих 2ⁿ выходах в зависимости от кода двоичного числа на n-ходах. Рисунок 29

Дешифратор: а) – таблица истинности; б) – функциональная схема

Дешифраторы широко используются в устройствах управления, где они формируют управляющий сигнал в соответствии с входным кодом, который воздействует на какое-либо исполнительное устройство.

Интегральные микросхемы дешифраторов изготавливаются с дополнительными входами, например, с входом разрешения (стробирования).Стробирование позволяет исключить появление на входах дешифратора ложных сигналов, запрещая его работу в интервале времени переходного процесса при изменении цифрового кода на входе.

Микросхема ИД3 (рисунок 30) имеет четыре адресных входа с весовыми коэффициентами двоичного кода 1, 2, 4, 8, два инверсных входа стробирования S, объединённых по И, и 16 инверсных выходов 0 – 15. Если на обоих входах стробирования «лог. 0», то на том из выходов, номер которого соответствует десятичному эквиваленту входного кода, будет «лог. 0». Если хотя бы на одном из входов стробирования S «лог. 1», то независимо от состояния входов на всех выходах микросхемы формируется «лог. 1».

Наличие двух входов стробирования существенно расширяет возможности использования микросхем. Из двух микросхем ИД3, дополненных одним инвертором, можно собрать дешифратор на 32 выхода (рисунок 31), а из 17 микросхем – дешифратор на 256 выходов (рисунок 32).

Дешифратор на 256 выходов

13) Триггеры как элементы автомата. Классификация триггеров.

Триггерами принято называть цифровые последовательностные устройства, характеризующиеся следующими свойствами:

число входных переменных не более восьми. Обычно входные переменные принято обозначать специальными символами, в соответствии с их функциями, причём в число входных переменных не входит тактовый вход С.

Число внутренних переменных не более двух;

Число выходных переменных – одна. Этот выход обозначается Q, иногда в триггерных схемах встречается инверсный выход – Q'.

Функция переходов, называемая характеристическими уравнениями, является полной Qⁿ⁺¹=f(Qⁿ , X ⁿ,С ⁿ).

Триггеры обычно состоят из двух основных частей:

устройство управления;

запоминающее устройство.

Устройство управления передаёт с информационных входов х₀,.., х_к-1 необходимую информацию на входы R и S запоминающего устройства. Сигналы, поступающие на эти входы устанавливают запоминающее устройство в соответствующее состояние.

Триггеры могут быть как синхронными (тактируемыми), так и асинхронными. В синхронных триггерах имеется вход синхронизации – С, куда поступает тактовый сигнал, разрешающий устройству управления передавать информацию в запоминающее устройство.

В настоящее время существует огромное количество триггеров. В качестве основных классификационных признаков можно использовать следующие: 1.функциональный признак; 2.способ записи информации в триггер; 3.способ управления триггером.

Классификация триггеров по видам выполняемой логической функции является наиболее важной, так как она позволяет определить пригодность данного триггера для выполнения тех или иных операций. В настоящее время используются 4 вида базовых триггеров: D– триггер, RS– триггер, JK– триггер, T– триггер. В соответствии с существующими базовыми схемами триггеров различают следующие входные сигналы: D, R, S, J, K, T.

Классификация по способу записи информации в триггер. Она характеризует ход процесса записи информации, в соответствии с этим существуют синхронные, асинхронные и универсальные триггеры.

Асинхронные триггеры отличает то, что информация в них записывается непосредственно с поступлением сигнала на информационный вход, при этом сигнал синхронизации отсутствует.

Синхронные триггеры обеспечивают запись информации только при наличии разрешающего сигнала на входе синхронизации.

Универсальные триггеры могут работать как синхронные, так и как асинхронные.

с) Классификация по способу управления триггером. Этот вид классификации определяет вид сигнала, который вызывает переключение триггера. По данной классификации все триггеры можно разделить на две группы:

-- триггеры со статическим (потенциальным) управлением;

-- триггеры с динамическим управлением.

Сигнал на информационном или тактовом входе триггера со статическим управлением воспринимается в течении всего времени его действия на входе. Триггер с динамическим управлением воспринимает его только при определённом изменении напряжения на входе и не воспринимают, когда оно постоянно. В связи с этим динамическое и статическое управление различаются также и в обозначении:

15,16) 15 и 16 билеты совместно, про RS – триггеры на И элементах в 5 билете.

Из таблицы состояний может быть получено уравнение, описывающее поведение триггера. Это уравнение носит название характеристического уравнения триггера. Оно показывает, как меняется состояние триггера в зависимости от текущих значений состояния и входов.

Для получения упрощенного аналитического выражения, описывающего поведение RS-триггера, построим карту Карно и проведем соответствующие контуры (рис. 3.3, в). Полученное характеристическое уравнение триггера имеет вид .

Применив закон де Моргана преобразуем полученные выражение в базис И-НЕ: .

Схема RS- триггера, реализованного в выбранном базисе, приведена на рис. 3.3, г.

Из формулы RS - триггера видно, что при реализации его в базисе И-НЕ, триггер управляется сигналами низкого уровня, т.е. уровня лог. "0" (если не предусмотрены инверторы). Для приведения поведения триггера, выполненного на элементах И-HE, в соответствие с таблицей состояний сигналы S и R необходимо инвертировать.

Из анализа схемы рис. 3.3, г очевидно, что простой RS триггер можно сконструировать, соединив “крест-накрест” два элемента И-НЕ.

Входные линии триггера обозначены как и , поскольку триггер устанавливается при =0 и сбрасывается при =0. Такой триггер иногда называют RS-триггер с инверсными входами или конъюнктивной бистабильной ячейкой.

Схема RS-триггера, реализовнная в базисе И-HЕ в соответствии с таблицей состояний, приведена на рис. 3.3, д. Для построения RS -триггера на элементах ИЛИ-НЕ приведем формулу триггера в базис ИЛИ-НЕ

.