Ttl элементтерінде мультиплексорлар құрылысының ерекшеліктері

Сандық құрылғыларда сандық ақпаратты m әртүрлі құрылғылардан n қабылдағыштарға жалпыға ортақ арна арқылы беру қажет. Ол үшін арнаның кірісіне мультиплексор деп аталатын М қондырғысы орнатылған (сур. 1.1), Am адрестік коды бойынша m («1 of m») ақпарат көздерінің бірін арнаға қосады, және арнаның шығуында DM құрылғысы (демультиплексор) An сандық адресі бар қабылдағышқа ақпарат жібереді.

Яғни, мультиплексор - бұл адрес кодына сәйкес n кіріс сигналдарының біреуін жалпы шығысқа қосуға арналған аралас құрылғы. Компьютерлік схемаларға қатысты: мультиплексор - бұл m адрестік кірістердің бірінен жалпы шығысқа ақпарат ауыстыруға (ауыстыруға) арналған сандық жүйенің функционалды бірлігі. Шығарылымға қосылған нақты кіріс сызығының саны компьютерлік уақыттың әр циклында A 0, ... A k -1 мекен-жай кодымен анықталады. Ақпарат саны m мен адресат k кірістер арасындағы тәуелділік m2 k қатынасымен анықталады. Осылайша, мультиплексор басқарылатын мәліметтерді бірнеше кіріс сызықтарынан бір шығысқа беруді жүзеге асырады.

Мультиплексордың (және демультиплексордың) жұмыс істеу принципі күріште айқын көрсетілген. 1.1.

LE типті өрістегі мультиплексорлардың қызметі MUX (мультиплексор) әріптерімен жазылады. Мультиплексордың әдеттегі графикалық белгіленуі (UGO) 1.2 суретте көрсетілген.

Мультиплексорлар жеке сызықтарды немесе сызықтар тобын (шиналарды) ауыстыруға, параллель кодты серияға түрлендіруге, бірнеше айнымалылардың логикалық функцияларын жүзеге асыруға, салыстыру тізбектерін құруға және код генераторларына қолданылады. Мультиплексорлар үшін «мәліметтерді таңдау» термині де қолданылады.

Мультиплексорларға адрес декодеры кіреді. Декодер сигналдарды логикалық қақпаларды басқарады, олардың тек біреуінің көмегімен ақпарат беруге мүмкіндік береді. M \u003d 4 үшін мультиплексорлар жұмысының логикасы 1.1 кестеде сипатталған, мұндағы x 0, ..., x 3 - тәуелсіз ақпарат көздерінің нәтижелері, ал A 0, A 1 айнымалылары адрестік болып табылады, яғни. екілік кодта қазіргі уақытта Y шығысымен байланысты ақпараттың енгізілу санын көрсетіңіз. Содан кейін мультиплексордың жұмысы кестенің ақиқат кестесімен сипатталады. 1.1:

x 3 x 2 x 1 x 0

Буль алгебрасы бойынша мультиплексор функциясы:

1.1 кестеде көрсетілген трансформацияны жүзеге асыратын ең қарапайым мультиплексорды AND, OR логикалық қақпаларына мекен-жай декодерімен үйлесімді түрде салуға болады. Мұндай құрылымда мультиплексор Y шығысындағы сигнал декодердің логикалық сатыларында мекен-жай сигналдарының кешігуімен қойылады (1.3, а-сурет).

Мультиплексордың жылдамдығын адрес декодерін және ақпараттық қақпаларды біріктіру арқылы арттыруға болады (1.3, б-сурет).

С стробты енгізу (1.3, б-суретте) мекен-жайды өзгерту кезінде кездейсоқ кірістердің шығуына рұқсатсыз қосылуды болдырмау үшін қолданылады. Қысқа тосқауыл импульсі (строб импульсі) экспедицияның ұзақтығы үшін шығуды кірістерден ажыратуға кепілдік береді.

Мультиплексорлардың кейбір схемалық қосымшаларын қарастырайық. Мультиплексор параллель m-биттік екілік жүйеден сериялық түрлендіргіш ретінде пайдаланылатыны анық. Ол үшін мультиплексор кірістеріне параллель код беріп, содан кейін адрес кодын қажетті реттілікпен бірізді өзгерту жеткілікті. Бұл жағдайда мультиплексор шығысында жалған сигналдың пайда болуын болдырмау үшін строб импульсі адресті ауыстыру кезінде шығуды кірістерден ажыратуы керек.

Мультиплексорлар дизъюнктивті қалыпты форма түрінде бірнеше айнымалылардың логикалық функцияларын құру үшін қолданыла алады. Логикалық функция бес тәуелсіз айнымалымен анықталсын. Егер олар сәйкес мультиплексордың 2 5 \u003d 32 ақпараттық кірісіне (мультиплексор ағашына) арналған адрестік кірістерге берілсе, онда Q айнымалысында кез-келген бес айнымалы функцияны алу үшін ақпараттық кірістерге логикалық бірліктерді жіберу жеткілікті, оның адресі синтезделген функцияның минтермасымен сәйкес келеді. Қалған кірістерге логикалық нөлдер қолданылуы керек, осылайша шығыс функциясындағы сәйкес комбинацияларды алып тастау керек. Егер m айнымалыларының функциясы 2 м-ге жуық минтермдерді қамтыса, бұл әдіс қолайлы, әйтпесе тізбек артық болады.

Мультиплексорды функционалды аргументтер тек адреске ғана емес, сонымен қатар ақпараттық кірістерге де жеткізілсе, оны тиімді пайдалануға болады. Ол үшін синтезделген f (x 1 ..., xm) функциясының аргументтері D i ақпараттық адрес кірістеріне және (A j) адрес кірістеріне бөлінеді, осылайша соңғылары көбінесе минтермаларға енгізілетін айнымалылармен басқарылады. функциясы.

Интегралды нұсқада мультиплексорлар төрт, сегіз немесе он алты кіріс үшін қол жетімді. Каскадтық мультиплексорлар сыйымдылығы төмен сериялық мультиплексорлы микросұлбалар негізінде кіріс сызықтарының ерікті санын ауыстыруды жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Әдеттегі 4 кірісті мультиплексорлар негізінде 16 кірісті мультиплексор схемасын құрудың мысалы 1-суретте көрсетілген. Бұл схема мультиплексор ағашы деп аталады.

Мультиплексорға негізделген логикалық функцияны жүзеге асыратын құрылғының синтез алгоритміне келесі операциялар кіреді:

функцияны SDNF түрінде ұсыну;

осы SDNF үшін Karnot (Veich) картасын толтырыңыз;

карно (Вейтч) картасынан мультиплексорлық ақпарат енгізу саны бойынша аймақтарды таңдаңыз. Мұндай аймақтардағы m және n бағандарының саны шартты қанағаттандыруы керек: m, n \u003d 2 k, мұндағы k \u003d 0,1,2, ... таңдалған аудандар шегінде өз мәнін сақтайтын айнымалылар адрес, ал қалғандары ақпараттық;

таңдалған (немесе көрсетілген) мультиплексордың адрестік кірістеріне кез-келген тәсілмен адрестік айнымалыларды қолдану, осылайша мекен-жай аймақтарының белгілі бір ақпараттық кіріске сәйкестігін анықтау;

әр аймақ үшін ақпарат кірістерін басқару үшін ақпарат айнымалыларына қатысты MDNF / MCNF табыңыз;

mDNF / MKNF бірдей түрлендірулерінің көмегімен бірлесіп жүзеге асыруға ыңғайлы түрге келтіреді;

таңдалған элементтік базада мультиплексордың әрбір ақпараттық кірісі үшін тізбектерді жүзеге асыру.

Міне, белгілі бір функцияны жүзеге асыратын мультиплексорды құрудың мысалы:

Бұл функция үшін Карно картасын құрайық:

2. 4 ақпараттық кірісі бар мультиплексор берілсін (2 адрестік кіріс). Карно картасында мекен-жай аймақтарын таңдайық. Адрестік аймақтарға бөлудің таңдалған нұсқасы үшін X 1, X 3 айнымалылары адреске айналды. Оларды адрес кірістеріне екі жолмен беруге болады: A 1 \u003d X 1, A 0 \u003d X 3 немесе A 1 \u003d X 3, A 0 \u003d X 1 (тамақтандыру әдісі маңызды емес). Содан кейін мекен-жай аймақтары D 0, D 1, D 2, D 3 ақпараттық кірістерге сәйкес келеді (Карно картасында көрсетілген). Адрестік аймақтар мультиплексордың сәйкес мәліметтер енгізуінің басқару функцияларын анықтайды.

Біз басқару функцияларын барынша азайтамыз:

D 1 \u003d X 0, D 2 \u003d X 0,

Алынған функцияларды жүзеге асырайық (1.5-сурет):