схематехника. Схемотехника
 Скачать 0.84 Mb.
|
|
2.2 Екілік дешифраторлар Дешифратордың шығысында кіріс екілік кодқа тәуелді шығыс тізбегінен бір тек қана біреуі қозғалады. n кірісі бар екілік дешифратордың n-разрядты екілік кодта әртүрлі комбинация мәндеріне сәйкес келетін 2n шығыстары болуы керек.  2.1 сурет - Дешифратордың шартты белгісі (а) және (б) схемасы Дешифраторлардың шартты белгілерінде DC әріптері көрсетіледі (ағылшынша Decoder). Дешифратор кірістері оларды екілік салмақпен белгілеуге қабылдаған. Дешифратордың ақпараттық кірісінен басқа, EN (Enable) деп белгіленетін бір немесе бірнеше кірістері болады.   ……………………..  Стандартты дешифраторлардың аз разрядтылығы олардың разрядтылығын өсіру талабын қояды. Ол үшін кіріс сөздер өрістерге бөлінеді. Кіші разрядты өріс разрядтылығы дешифратор кірістерінің сандарына сәйкес келеді. Қалған үлкен разрядтар өрісі кіші разрядтар өрісінің кодын шешетін дешифраторлардың біреуінен жұмыс істеуге сигналдар алу үшін қызмет етеді. Мысал ретінде, 2.2-суретте «3-8» және «2-4» дешифраторлары көмегімен бес разрядты екілік код дешифрация схемасы келтірілген.  2.2 сурет - Дешифратор көлемінің өсу схемасы Керекті 32 шығысты алу үшін «3-8» дешифраторының төртеуінен бағана құрылады. «2-4» дешифраторы кіріс кодының екі үлкен разрядын қабылдайды. Осы дешифратордың қозғалған бірлік шығысы бағананың бір дешифраторын оның кіру рұқсатымен ашады. Бағанадан алынған дешифратор кіріс сөздің үш кіші разрядының шифрын шешеді. Әрбір кіріс сөзге тек бір шығыстың қозғалысы сәйкес келеді. Мысалы, х4х3х2х1х0 = 110012 = 2510 сөзін шешу кезінде дешифратор кірісінің бірінші белдеуінде оның шығысын үшінші нөмірге қозғалтатын 11 коды бар, ол DC4 жұмысына мүмкіндік береді. DC4 кірісінде 001 коды әсер етеді, сол себепті, бірлік оның бірінші шығысында пайда болады. Схемалардың жұмысына рұқсат пен тиым бірінші белдеу дешифраторының EN кірісі бойынша жүзеге асады. 2.2.1 Екілік шифраторлар. Екілік шифраторлар дешифраторға қарама-қарсы операцияларды орындайды: шифратордың бір кірісі қозғалғанда, оның шығысында қозғалған кіріс желінің екілік коды қалыптасады. Екілік шифратор 2n кіріске және n шығыстарға ие. 2.3 Мультиплексорлар мен демультиплексорлар Мультиплексорлар бір кіріс каналдарын шығысқа басқарушы сөз басқаруымен қосуды жүзеге асырады. Арналардың разрядтығы әртүрлі болғандықтан, көп разрядты сөздер коммутациясына арналған мультиплексорлар бір разрядтылардан құралады.  2.3 сурет - Мультиплексор моделі (а) және ЖӘНЕ-ЕМЕС элементтеріндегі мультиплексор схемасы (б) Мультиплексор кірістері екі топқа: ақпараттық және мекен-жайлық болып бөлінеді. Мультиплексор жұмысын көп позициялы кілттер көмегімен оңай көрсетуге болады (2.3,а суретті қара). Мекен-жайлық А коды айырып-қосқышқа F шығысты хi ақпараттық кірістің біреуімен қосып, нақты дәреже береді. Нөлдік мекен-жайлық кодта айырып-қосқыштар хо жоғарғы дәрежеге ие, кодты бірлікке көтеріп, көрші дәрежеге х1 өтеді. Мультиплексор жұмысы былай көрсетіледі  .Мекен-жайлық кодтың кез-келген мәнінде барлық буындардың біреуінен басқасы нөлге тең. Нөлдік емес буын хj тең, мұндағы: j – ағымдағы мекен-жайлық кодтың мәні. Сұлбатехникалық мультиплексор айырып-қосқыш көрсеткішінің электронды версиясынан ерекшелігі оның біржақты мәліметтер таратуын ескере отырып, жүзеге асырады. 2.3,б суретте төрт ақпараттық, екі мекен-жайлық және Е жұмысқа рұқсат кірістері бар мультиплексор көрсетілген. Жұмысқа рұқсат болмаған кезде (Е = 0) F шығысы ақпараттық және мекен-жайлық сигналдарға тәуелсіз түрде нөлге айналады. 2.4 суретте, «32 - 1» мультиплексорының (қысқартылған MUX ағылшыннан Multiplexer) функцияларын орындайтын және аз көлемді 5 мультиплексорда құрылған пирамидалы схема көрсетілген. 3 Дәріс. Әмбебап логикалық модульдер Функцияның n-аргументтері  тең екені белгілі. n өскен сайын функция саны өте тез өседі. ӘЛМ-нің әмбебаптығы оны аргументтің берілген сандары үшін, кез-келген функция күйіне келтіруге болады. 3.1 ӘЛМ-ді күйге келтірудің бірінші әдісі Күйге келтірудің бірінші әдісі: кейбір кірістерді бекіту болып табылады. Бұл әдіс үшін n аргументтер саны мен 2n күйге келетін кірістер саны арасындағы қатынастар нақтырақ болады. Онда, күйге келтіру коды үшін комбинация саны функция санына тең – . Осы кезде мекен-жайлық кірістерде – функция аргументтері, ал ақпараттық кірістерде – күйге келтіру сигналдары беріледі (3.1 суретті қара). 3.1 сурет - ӘЛМ ретінде мультиплексор қолдану схемасы Сондықтан, ӘЛМ ретінде мультиплексор қолдану үшін оның кірістерінің мәндерін өзгерту керек. Шынымен де, әрбір аргумент жинауға күйге келтірудің бір шығысына жіберу сәйкес келеді. Егер осы сигнал осы аргумент жинауда функция мәні болса, онда мәселе шешілді. Әртүрлі функциялар үшін күйге келтірудің әртүрлі кодтары сәйкес келеді: 0 және 1. 3.2 суретте, «4 - 1» мультиплексоры көмегімен  мәнді әртүрлі функциялар келтірілген. 3.2 сурет – «НЕМЕСЕ-ні қоспағанда» функцияны жүзеге асыратын ӘЛМ схемасы Күйге келтірілетін кірістердің үлкен мәндері ӘЛМ-ді жүзеге асыруды қиындатады. 3.2 ӘЛМ-ді күйге келтірудің екінші әдісі Күйге келтірудің кірістерін азайту күйге келтірілетін сигналдар алфавитін кеңейтумен аяқталады. Егер {0,1} алфавитінен {0,1,xi } алфавитіне өтсек, онда, аргументтердің кірістерінің саны бірге, ал күйге келтіру кірістері екіге кемиді, мұндағы xi – бір аргумент литералы. Бір аргументті күйге келтіру сигналдары қатарына өткізсек, өзімен бірге ешқандай схемалық өзгерту жасамайды. Осы құрылғыда тұрақтыларды күйге келтіруге қарағанда, аргументтер саны бір бірлікке артық функция жүзеге асады. Жаңа алфавит үшін күйге келтіру коды келесі түрде болады. Аргументтер xi болмағанда, дара xi аргументінің функциясы болатын, оларды бекіту ізделетін функция өрнегіне сәйкес келетін мекен-жайлық кодқа беріледі. Бұл қалдық деп аталатын функцияны күйге келтірілетін кіріске беріп керегі жоқ. Егер ізделетін функция n аргументке тәуелді болса және күйге келтірілетін сигналдарда кез-келген аргумент ауысуы мүмкін болғандықтан, күйге келтірілетін сигналдар санына бір аргумент ауыстырылса, онда тапсырманы шешудің n нұсқасы пайда болады. Күйге келтірілетін сигналдар, функциядағы кіру саны ең аз аргументті өткізеді. Бұндай жағдайда, күйге келтірілетін сигналдар арасынан ӘЛМ-ді жүзеге асыру схемасын жеңілдететін тұрақтылар саны көбейеді. 3.3 суретте функцияны көрсететін үш аргументтің  мысалы келтірілген. 3.3 сурет - Үш аргументпен функцияны көрсету мысалы Функцияны көрсетуге енудің минималды саны, күйге келтірілетін сигналдар санына өтетін х1 айнымалыға ие. Қалдық функция 3.1 кестемен анықталады 3.1 кесте
Егерде, күйге келтірілетін сигналдарға екі аргумент өткізсек, онда қосымша логикалық схемалар ӘЛМ-ді қиындатпайтын, екі кірісті вентилді болады. Бұл жағдайда мультиплексорға екі айнымалының барлық функцияларын қалыптастыратын қалдық функциялардың өнімінің блогын қосу керек. Күйге келтірудің {0,1,х1,х2} алфавитінде, төрт аргумент  функциясын көрсету мысалы 3.3 суретте келтірілген.  3.3 сурет – Төрт аргумент функциясын көрсету мысалы Осы мысал үшін қалдық функция 3.2 кестесімен анықталады. 3.2 кесте
3.3 ӘЛМ-нің пирамидалық құрылымы Күйге келтірілетін сигналдарда үш немесе одан көп айнымалылар есебінен күйге келтіру алфавиттерін ары қарай кеңейту үш және одан да көп айнымалылардың қалдық функцияларын есептеуді талап етеді. Осындай функцияларды мультиплексор көмегімен есептеу пирамидалық құрылымға келтіреді (3.4 суретті қара), бірінші белдеу мультиплексоры қалдық функцияны жүзеге асырады, ал екінші белдеу мультиплексоры ізделетін функцияны өңдейді. 0 және 1 тұрақтыларымен электронды күйге келтіруде схема n аргументтер функциясын жүзеге асырады, мұндағы n = k + р, k – екінші белдеу мультиплексорына берілетін аргументтер саны, р – қалдық функцияға тәуелді, 0...2k - 1 бірінші белдеу мультиплексорымен көрсетілетін аргументтер саны. Схемада аппараттық шығынды азайту үшін бағанадағы мультиплексор санын азайтуға тырысу керек, k аз және сәйкесінше р көп болғандықтан, олардың k + р қосындысы n-ға тең. Бірінші белдеу мультиплексорының күйге келтіру сигналдарын әртүрлі тәсілдермен іздеуге болады: 1) Күйге келтіру сигналдарын және қалдық функцияларды алу үшін мультиплексордың мекен-жайлық кірісіне берілетін аргументтер жиынтығын бекітумен (3.1 және 3.2 кестелерді қара). 2) Шеннон бойынша функцияларды ыдырату көмегімен. Аргументтерді жекелеп ыдырату келесі түрде болады:  .Екі аргумент бойынша ыдырату келесі түрде болады:  k аргументі бойынша ыдырату:  . 3.4 сурет – ӘЛМ-нің екі белдеулі схемасы Ыдырату формуласының құрылымы екі белдеулі ӘЛМ-ді толығымен жүзеге асыруға сәйкес келеді. Бірінші белдеуде n - k аргументтеріне тәуелді, k аргументі функциясын көрсететін мультиплексор екінші белдеуді күйге келтіретін Fi, (i = 0,..., 2k - 1) функциясы жүзеге асырылады. 3) Күйге келтірілетін сигналдарды функциялардың ақиқат кестесінен тікелей алуға болады. Төрт айнымалылы х3х2х1х0 функциясы және х3 айнымалысы аргументтер векторы үлкен разрядтар болып саналатын болсын. Функция бірлік мәндерді қабылдайтын, аргументтер жиынтығы аударым түрінде берілген, сондай-ақ ондық мәндер жиыны берілген: 3, 4, 5, 6, 7, 11, 15. Бұл функцияның талдаушылық мәні мынадай:  .Функция мәндері 3.3 кестеде келтірілген. 3.3 кесте
ӘЛМ-ді 0 және 1 тұрақтыларымен электронды күйге келтіргенде «16 - 1» көлемді мультиплексор талап етіледі, ӘЛМ-нің күйге келтірілетін кірістеріне кестедегі функция мәндері беріледі. Күйге келтірілетін сигналдарға хо ауыстырғанда ({0,1,хо} (күйге келтіру алфавиті), айнымалылар векторы болып табылатын х3х2х1 аргументтермен қалдық функцияны табу керек. Бұл айнымалылардың әрбір комбинациясы 3.3 кестенің екі аралас жолдарымен кездеседі. Кестені жолдардың аралас жолдарымен қарасақ (жеке ұяшықтарға бөлінген), қалдық функцияның 3.4 кестеге сәйкес келетінін көруге болады. 3.4 кесте
ӘЛМ-нің осы нұсқасын жүзеге асыру үшін "8-1" мультиплексоры жеткілікті, бірақ басқа функцияға өту үшін тек күйге келтіру кодын ауыстырып қана қоймай, күйге келтірілетін басқа кірістерде айнымалылар литерін беру үшін оның коммутациясын да ауыстыру қажет. |