Комбинационные схемы устройств

Комбинационные схемы — схемы, у которых выходные функции зависят только от входных аргументов (рис. 19.1).

Рис. 19.1. Обозначение комбинационной схемы

Следовательно, у них нет внутренней памяти и обратных связей. К ним относятся такие устройства, как:

• • дешифраторы;
• • шифраторы;
• • мультиплексоры;
• • демультиплексоры;
• • арифметико-логические устройства;
• • компараторы и т. д.

Дешифраторы

Дешифратор — комбинационная схема, которая преобразует т-разрядный двоичный код на входе в произвольно заданную комбинацию сигналов на выходе (рис. 19.2).

Рис. 19.2. Обозначение дешифратора

Дешифратор имеет т входов и < 2т выходов. На входах — нормальная последовательность двоичных слов, а на выходе — произвольная последовательность.

Рассмотрим примеры использования дешифраторов.

Использование дешифратора в схемах памяти. На рисунке 19.3 приведена схема использования дешифратора в устройствах памяти, например постоянном запоминающем устройстве в ПЗУ. Функция дешифратора в данном случае заключается в формировании сигналов запроса к строкам матрицы памяти.

Рис. 19.3. Пример использования дешифратора в устройствах памяти

Максимальное число выходов дешифратора и строк опрашиваемой матрицы составляет не более 2^т.

Составим таблицу работы такого дешифратора (табл. 19.1).

Таблица 19.1

Логика работы диагонального дешифратора.

Алгоритм работы диагонального дешифратора довольно прост.

Пусть т = 3. При подаче на входы дешифратора комбинации 000 на его выходе F₀ появится 1 — сигнал, разрешающий считывание первой строки матрицы памяти. При подаче входной комбинации 001 единичный сигнал будет сформирован на выходе F_x и т. д.

По таблице определяется система функций, описывающих диагональный дешифратор:

Задание. Спроектируйте данный дешифратор в базисах ТТЛ, ТТЛ_р, ЭСЛ, ЭСЛ (с М_или), И²Л, на МОП-транзисторах и КМОП-парах. Попробуйте синтезировать математическую модель дешифратора в переходной схемотехнике.

Дешифратор для семисегментного индикатора. Спроектируем дешифратор для управления 7-сегментным индикатором (рис. 19.4), состоящим из 7 элементов, способных к свечению. Такой индикатор используется для визуализации десятичных цифр от 0 до 9.

Предположим, что если на вход светящегося элемента подана логическая единица, то он не светится; если подан ноль, то элемент светится. Такое кодирование возможно, если светящийся от тока элемент стоит, например в коллекторной цепи биполярного инвертора.

Обозначим сегменты, как показано на рисунке 19.4, и составим таблицу работы дешифратора, управляющего отображением цифр (табл. 19.2).

Рис. 19.4. 7-сегментный индикатор

15 Н. К. Трубонкииа Логика работы дешифратора, управляющего семисегментным индикатором.

Таблица 19.2

Такой дешифратор будет неполным в том смысле, что используются не все возможные выходы (2^т; т = 4).

Далее проектирование идет обычным образом:

• • составление системы оптимальных уравнений устройства;
• • приведение их к необходимому логическому виду для выбранного схемотехнического базиса;
• • составление схемы по уравнениям.