Анотація: В лекції розповідається про комбінаційних мікросхемах: Шифратори, дешифратор, мультиплексорах і компараторах кодів, про їх алгоритмах роботи, параметрах, типових схемах включення, а також про реалізацію на їх основі деяких часто зустрічаються функцій.
Комбінаційні мікросхеми виконують більш складні функції, ніж прості логічні елементи. Їх входи об'єднані у функціональні групи і не є повністю взаємозамінними. Наприклад, будь-які два входи логічного елемента І-НЕ абсолютно спокійно можна поміняти місцями, від цього вихідний сигнал ніяк не зміниться, а для комбінаційних мікросхем це неможливо, так як у кожного входу - своя особлива функція.
Об'єднує комбінаційні мікросхеми з логічними елементами то, що вони не мають внутрішньої пам'яті. Тобто рівні їх вихідних сигналів завжди однозначно визначаються поточними рівнями вхідних сигналів і ніяк не пов'язані з попередніми значеннями вхідних сигналів. Будь-яка зміна вхідних сигналів обов'язково змінює стан вихідних сигналів. Саме тому логічні елементи іноді також називають комбінаційними мікросхемами, на відміну від послідовних (або послідовних) мікросхем, які мають внутрішню пам'ять і керовані не рівнями вхідних сигналів, а їх послідовностями.
Строго кажучи, всі комбінаційні мікросхеми всередині побудовані з найпростіших логічних елементів, і ця їхня внутрішня структура часто наводиться в довідниках. Але для розробника цифрової апаратури ця інформація зазвичай зайва, йому досить знати тільки таблицю істинності, тільки принцип перетворення вхідних сигналів у вихідні, а також величини затримок між входами і виходами і рівні вхідних і вихідних струмів і напруг. Внутрішня ж структура важлива для розробників мікросхем, а також в тих рідкісних випадках, коли треба побудувати нову комбінаційну мікросхему з мікросхем простих логічних елементів.
Склад набору комбінаційних мікросхем, що входять в стандартні серії, був визначений виходячи з найбільш часто зустрічаються завдань. Необхідні для цього функції реалізовані в комбінаційних мікросхемах найбільш оптимально, з мінімальними затримками і мінімальним споживанням потужності. Тому намагатися повторити цю вже виконану одного разу роботу не варто. Треба просто вміти грамотно застосовувати те, що є.
Дешифратори і шифратори
Функції дешифраторів і шифраторів зрозумілі з їх назв. Дешифратор перетворює вхідний двійковий код в номер вихідного сигналу (дешифрирует код), а шифратор перетворює номер вхідного сигналу у вихідний двійковий код (шифрує номер вхідного сигналу). Кількість вихідних сигналів дешифратора і вхідних сигналів шифратора дорівнює кількості можливих станів двійкового коду (вхідного коду у дешифратора і вихідного коду у шифратора), тобто 2 n. де n - розрядність двійкового коду (рис. 5.1). Мікросхеми дешифраторів позначаються на схемах буквами DC (від англійського Decoder), а мікросхеми шифраторів - CD (від англійського Coder).
Мал. 5.1. Функції дешифратора (зліва) і шифратора (праворуч)
На виході дешифратора завжди присутній тільки один сигнал, причому номер цього сигналу однозначно визначається вхідним кодом. Вихідний код шифратора однозначно визначається номером вхідного сигналу.
Розглянемо докладніше функцію дешифратора.
Мал. 5.2. Приклади мікросхем дешифраторів
Код на входах 1, 2, 4, 8 визначає номер активного виходу (вхід 1 відповідає молодшому розряду коду, вхід 8 - старшому розряду коду). Входи дозволу С1, С2, С3 об'єднані по функції І і мають зазначену на малюнку полярність. Для прикладу в табл. 5.1 наведена таблиця істинності дешифратора ІД7 (3-8). Існують і дешифратори 4-10 (наприклад, ІД6), які обробляють не всі можливі 16 станів вхідного коду, а тільки перші 10 з них.
Перші три рядки таблиці відповідають забороні вихідних сигналів. Дозволом виходу буде одиниця на вході С1 і нулі на входах С2 і С3. Символ "Х" позначає байдуже стан даного входу (неважливо, нуль або одиниця). Нижні вісім рядків відповідають вирішенню вихідних сигналів. Номер активного виходу (на якому формується нульовий сигнал) визначається кодом на входах 1, 2, 4, причому вхід 1 відповідає молодшому розряду коду, а вхід 4 - старшому розряду коду.
Таблиця 5.1. Таблиця істинності дешифратора 3-8 (ІД7)