Изучение возможностей построения дешифраторов большой емкости на базе интегральных элементов (Лабораторная работа № 2)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2: «ДЕШИФРАТОРЫ»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение возможностей построения дешифраторов большой емкости на базе интегральных элементов, выполняющих функции дешифраторов меньшей емкости.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ. Дешифратором называется комбинационная схема, преобразующая - разрядный двоичный код в единичный позиционный код  . Каждой комбинации двоичного кода на входе дешифратора (ДС) соответствует логическая «1» только на одном из его выходов. Полный ДС имеет   входов и  выходов (рис.2.1). В дальнейшем будем его обозначать . Большинство промышленных ДС имеет стробирующие входы . В этом случае появление выходного сигнала происходит только в те моменты, когда на входе стробирования есть разрешающий уровень.

ДС как самостоятельные изделия имеют ограниченное число выходов – 4, 8, 16. Если требуемое число выходных шин превышает возможности одной микросхемы, то производят наращивание дешифраторов.

Синтез структур наращиваемых ДС можно осуществить на основе последовательной декомпозиции заданной системы функций на более простые, имеющие меньшее количество переменных. Возможности подобного метода рассмотрим на примере построения полного дешифратора 4:16, составленного из дешифраторов меньшей разрядности.

Дешифратор 4:16 реализует систему переключательных функций:

 ;

;

;                                                                                (2.1) 

, где – элементы входного кода. Индексы выходных сигналов соответствуют номеру выхода ДС.

Синтезируемый ДС должен иметь 4 информационных входа и 16 выходов с номерами от0 до15. Наличие стробирующего входа ДС соответствует добавлению в каждое из уравнений (2.1) еще одного сомножителя. В дальнейшем система переключательных функций ДС записывается более компактно в виде таблицы, соответствующей системе переключательных функций. Так табл. 2.1, соответствует системе уравнений 2.1,

Таблица 2.1

в которой  - номер входа, на котором наблюдается логическая «1» при подаче на вход двоичного кода с элементами  .

Построим структуру дешифратора 4:16, используя двухразрядные ДС 2:4. Для этого проведем разбиение множества входных комбинаций на непересекающиеся подмножества  и , в результате чего можно получить следующее представление выходных функций (табл. 2.1).

Таблица 2.2

В табл. 2.2. как и в табл. 2.1, номерами 0, 1, 2 …..15 обозначены номера выходов синтезируемого ДС, на котором  наблюдается   логическая «1» при соответствующей комбинации двоичных элементов  . Число строк табл. 2.2 соответствует числу используемых дешифраторов 2:4, к входам которых подключены младшие разряды. Если старшие разряды    подавать на отдельный ДС, выходы которого использовать как стробирующие сигналы дешифраторов младших  разрядов (дешифраторов второй ступени), то получим двухкаскадную схему дешифратора с заданным числом входных и выходных шин. Структурная схема дешифратора 4:16, построенная на ДС 2:4, представлена на рис. 2.2.

В многокаскадных схемах каждая следующая ступень имеет больше элементов, чем предыдущая. Время дешифрации с ростом числа каскадов увеличивается.

Промышленные микросхемы дешифраторов обычно имеют два стробирующих входа  и , реализующих логическую функцию  . Наличие двух стробирующих входов  и  позволяет производить наращивание дешифраторов (табл. 2.2) с использованием двухкоординатного стробирования. Такой принцип построения многоразрядных  дешифраторов иллюстрируется схемой рис. 2.3.

Дешифратор 4:16 может быть  также реализован на дешифраторах 3:8, имеющих по 8 входных шин. В этом случае разбиение множества  на подмножества   и  приведет к следующему представлению выходных функций дешифратора 4:16 (табл. 2.3).

Таблица 2.3

Из табл. 2.3 видно, что дешифратор 4:16 может быть реализован на двух дешифраторах 3:8, стробирующие входы которых управляются сигналами   и .

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО МОДУЛЯ «ДЕШИФРАТОРЫ»