Основные понятия и определения электроники. Компонентная база электроники, страница 20

Таблица истинности двухразрядного дешифратора представлена в таблице 5.3.

Таблица 5.3

Таблица истинности двухразрядного дешифратора

Дешифраторы используют как внутренние элементы сложных цифровых интегральных микросхем, в том числе и микропроцессоров, где они выполняют функции декодирования команд или адресных селекторов.

5.6. Мультиплексоры

Мультиплексор (multiplexer) – это функциональный элемент цифровой электроники, работающий по принципу многопозиционного коммутатора, селектора, и позволяющий передавать по одной линии несколько разных сигналов.

Схема двухразрядного мультиплексора и его условное обозначение приведены на рис. 5.8.

Рис. 5.8. Схема двухразрядного мультиплексора и его условное обозначение

Мультиплексор содержит входы адреса A_i , входы данных D_i и один выход Q. Двоичный код, поданный на входы адреса, определяет номер входа D_i , подключаемого к выходу Q.

Мультиплексоры используют как внутренние элементы микропроцессоров, где они входят в состав блока декодирования команд.

Бывают также мультиплексоры, позволяющие коммутировать аналоговые сигналы. Такие мультиплексоры применяют для организации многоканальных аналого-цифровых преобразователей.

5.7. Арифметико-логические устройства

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) (arithmetic and logic unit) – это функциональный элемент цифровой электроники, выполняющий арифметические, логические операции и операции сравнения над двоичными числами.

Условное обозначение четырехразрядного АЛУ приведено на рис. 5.9.

АЛУ имеет входы для двух двоичных чисел A_i и B_i , над которыми должна производиться вычислительная операция. Вид операции задается двоичным кодом команды, подаваемым на входы S_i . В случае четырехразрядного входного кода АЛУ будет иметь 2⁴ =16 команд.

Рис. 5.9. Условное обозначение четырехразрядного АЛУ

Результат вычисления АЛУ выдается на выходы F_i , а также, в случае арифметических операций, на выход переноса в старший разряд P_n+1.

АЛУ в основном применяется в качестве вычислительного ядра микропроцессоров.

6. ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЕ И АНАЛОГО-ЦИФРОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

6.1. Цифро-аналоговые преобразователи

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) (Analog to digital converter) – это функциональный элемент электроники, преобразующий входной двоичный код числа в пропорциональное аналоговое напряжение. Разрядность ЦАП, как правило, равна количеству его цифровых входов.

Существуют различные способы внутренней организации ЦАП. Однако наибольшее распространение получила структура на основе резистивной матрицы типа R–2R. Принципиальная схема n-разрядного ЦАП с такой организацией приведена на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Принципиальная схема n-разрядного ЦАП

Схема построена на базе суммирующего усилителя, собранного на операционном усилителе DA. В узлах резистивной матрицы R–2R формируются напряжения, получаемые путем деления опорного напряжения U_оп на коэффициент, кратный двум, что эквивалентно соответствующим весам разрядов двоичного кода. Логические уровни D_i входного двоичного кода управляют работой электронных ключей, собранных на МОП-транзисторах VT. Каждый узел резистивной матрицы содержит два ключа, управляющие электроды которых (затворы транзисторов) соединены через цифровой инвертор DD. Таким образом, первый из пары транзисторов эквивалентен нормально разомкнутому ключу, а второй транзистор – нормально замкнутому ключу. При подаче на i-й разряд логической единицы открывается первый из пары транзисторов, а второй закрывается. При этом соотU^оп прибавляется суммирующим усилитеветствующее напряжение 2_i