Определение. Классификация
Регистры (Registrum – список, указатель) – это ПЦУ, предназначенное для приема, запоминания, преобразования и передачи информации, которая представлена в виде многоразрядного двоичного числа (слова, кода). Под преобразованием понимают сдвиг числа вправо или влево (на q разрядов), а также преобразование последовательного кода в параллельный и наоборот. По способу приема и передачи информации (двоичного числа, кода) регистры могут быть: -SI/SO – последовательный по входу (запись) и последовательный по выходу (считывание); -SI/PO – последовательная запись, параллельное считывание; -PI/SO – параллельная запись, последовательное считывание; -PI/PO – параллельная запись, параллельное считывание; Обозначения: S(serial) – последовательный; P(parallel) – параллельный; I(input) – вход; O(output) – выход. Разрядность регистра определяется количеством триггеров – элементов памяти. Каждый триггер отвечает за прием, хранение и считывание 1 бита информации. Такие операции, как установка триггеров в исходное состояние, прием, считывание, сдвиг влево или вправо реализуются с помощью комбинационной схемы регистра (логическая схема управления).
Регистры памяти PI/PO – параллельные Регистры памяти (статические) это накопительные регистры – устройства типа PI\PO. Схема паралельного двухразрядного регистра на рис.7.25а, обозначение на рис.7.25б. Вход R – предварительный сброс в состояние 0.
Рисунок 7.25 – схема регистра PI/PO на D-триггерах
Входы xi - информационные, вход С - тактирование, разрешение записи.
Последовательные регистры (SI/SO) – регистры сдвига Это регистры предназначенные для выполнения операции сдвига двоичной информации, которая подается в последовательном коде – разряд за разрядом. Если сдвиг (перемещение всех разрядов) осуществляется в направлении от старших к младшим – это сдвиг вправо, если от младших к старшим – сдвиг влево. Строят на основе синхронных D- или RS-триггеров. Схема на D-триггерах приведена на рисунке 7.26а, обозначение на рис.7.26б. Это схема SI\PO(SO).
Рисунок 7.26 – Последовательный регистр типа SI/РO(SO)
Сдвиг осуществляется из младшего разряда к старшему (влево) синхронно с периодом поступления тактовых импульсов. Предварительно все триггеры сбрасываются в 0 сигналом на входе R.
Комбинационные цифровые устройства (КЦУ) Особенностью КЦУ является отсутствие в их составе элементов памяти. Это обозначает, что выходные сигналы определяются только комбинацией входных сигналов в данный момент времени. К КЦУ относятся ЛЭ И-НЕ (ЛА), ИЛИ-НЕ (ЛЕ), И (ЛИ), ИЛИ (ЛЛ), НЕ (ЛН), И-ИЛИ (ЛС), И-ИЛИ-НЕ (ЛР), шифраторы (ИВ), дешифраторы (ИД), преобразователи кодов X/Y (ПР), мультиплексоры MUX (КП), демультиплексоры DMX (ИД), схемы сравнения (цифровые компараторы) == (СА), цифровые сумматоры (ИМ), арифметико-логические устройства ALU (ИП) и др. Здесь в скобках приведены буквенные обозначения, применяемые для соответствующих микросхем отечественного производства. Особенности схемотехники КЦУ рассмотрим на примерах построения схем мультиплексоров и демультиплексоров.
Мультиплексоры Мультиплексором 2n 1 или (2n - канальным мультиплексором, MUX - Multiplexer) называется комбинационное логическое устройство, которое предназначено для управляемой передачи (коммутации) цифровых сигналов от нескольких источников информации (входов, DI - Data Input - информационные входные сигналы) на один выходной канал (выход, DO - Data Output - выходной сигнал мультиплексора). Согласно этому определению, мультиплексор должен иметь один выход и две группы входов: информационные (DI) и адресные Ai (A - address). Код, который подаётся на адресные входы, определяет, какой из информационных входов в данный момент времени подключен к выходному выводу. Поскольку n-разрядный двоичный код может принимать 2n значений, то при условии, что количество адресных входов равно n, количество его информационных входов должно быть 2n (nинф = ). Управляемый мультиплексор имеет ещё один вход разрешения мультиплексирования E (Enable) или OE (Output Enable). В соответствии со своим назначением, мультиплексор реализует логическую функцию
DO = , (7.2)
где DIi - входные информационные сигналы, mi(A) - минтермы n адресных переменных Ai , т.е. адреса. Мультиплексор является коммутатором 2n информационных сигналв DIi на один выход DO. Действительно, если mi(A)=1, то при mj(A)=0 при i ≠ j и DO=DIi. Если в (7.2) сигналы DIi заменить на , то функция DO сменится на . Выражение (7.2) является основой для построения схемы мультиплексора. На рис.7.27а приведен мультиплексор 2 1, который выполняет функцию Рисунок 7.27 - Схемы мультиплексоров
DO = DI0 DI1 A0 . (7.3)
На рис.7.27б приведена схема мультиплексора 4 1; из рисунка видно, что эта схема включает в себя полный дешифратор на ЛЭ типа И. Для увеличения функциональных возможностей мультиплексоров и обеспечения их каскадирования обычно вводится один из управляющих сигналов Е (Enable) или OE (Output Enable). Структурная схема мультиплексора 2n 1 со стробирующим сигналом Е приведена на рис.7.27в. Он выполняет логическую функцию
DO = Е∙ DI0 DI1 A0 . (7.4)
Демультиплексоры Демультиплексор (DMX - Demultiplexer) комбинационная схема, назначение которой прямо противоположно мультиплексору- передача (коммутация) сигнала из единственого информационного входа D (Data) на один из 2n выходов; номер выхода определяется кодом на його n адресных входах. На рис.7.28а приведена схема демультиплексора на два выхода, а на рис.7.28б - схема демультиплексора 1 4. Таблица истинности этого демультиплексора приведена в табл.7.4. Таблица 7.4 - Таблица истинности демультиплексора 1 4
Рисунок 7.28 - Схемы демультиплексоров Вопросы для самопроверки 1. Каков смысл логической переменной, логической функции, ЛЭ ? 2. Чем потенциальное управление отличается от импульсного ? Каковы уровни сигналов положительной и отрицательной логики ? 1. Передаточная характеристика ЛЭ. Как по ней определить уровни логических сигналов (положительная логика) ? 2. Коэффициент объединения по входу. Коэффициент разветвления по выходу (нагрузочная способность). Средняя мощность потребления. 3. Из каких частей состоит базовый элемент ТТЛ ИС (2И-НЕ) ? Зачем нужен сложный инвертор ? 4. Чем ограничена нагрузочная способность ТТЛ ИС и как её повысить? 5. Зачем в ТТЛ ИС вводить стробирование (показать на примере 2ИЛИ-НЕ) ? 6. Какова необходимость ввода в логические схемы третьего состояния (высокого импеданса, показать на примере) ? 7. Как в ЛЭ ТТЛ ИС схемотехнически реализуется третье состояние ? 8. Каковы схемотехнические решения ЛЭ И-НЕ и ИЛИ-НЕ на n-МОП (р-МОП) транзисторах ? 9. Как схемотехнически строятся ЛЭ на КМОП структурах (инвертор) ? 10. Как схемотехнически строятся ЛЭ на КМОП с тремя состояниями ? 11. Зачем нужны преобразователи уровней логических сигналов ? 12. Триггер RS-типа со статическим управлением. 13. Триггер D-типа. 14. Триггер T-типа. 15. Триггер JK-типа. 16. Как схемотехнически организуется функция синхронизации в триггерах ? 17. Как схемотехнически в триггерах организуется функция динамического управления (на примере MS) ? 18. Каковы функции, определение и классификация регистров ? 19. Чем по принципу работы и схемотехнике параллельные регистры отличаются от последовательных ? 20. Каковы функции мультиплексора 4 1 ? 21. Каковы функции демультиплексора 1 4 ?
Литература 1.Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций.- С.Пет : Корона-принт, 2000.-416стр.(учебное пособие). 2.Колонтаевский Ю.П., Сосков А.Г. Электроника и микросхемотехника. Учебник. 2-е изд.\ под ред. Соскова А.Г.-К.: Каравелла, 2009.- 416 стр. 3.Сенько В.И., Панасенко Н.В. и др. Электроника и микросхемотехника: Учебник для высш. Уч. Зав.: в 4-х томах\ под ред. В.И. Сенько. Т.1.Элементная база электронных приборов. -К: ТВО издательство”Обереги”, 2000.-300стр. Т.2.Аналоговые и импульсные устройства.-Харьков: Фолио, 2002. – 510 стр. Т.3.Цифровые устройства .-К.: Каравелла, 2008. – 400 стр. (для студентов по направлению “Электромеханика”. КПИ, ХПИ,Харьковская государственная академия железнодорожного транспорта). 4.Скаржена В.А., Сенько В.И. Электроника и микросхемотехника. –К.: Высшая школа, 1989. -232 стр. 5.Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. –Челябинск: Металлургия, 1989. – 352стр. (+Линейные интегральные схемы.- М: Сов. Радио, 1983) 6. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах : Перевод с англ. 4-е издание,переработ и дополненное – М.: Мир, 1993 7. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководсто: Перевод с нем. –М.Ми, 1982. – 512 стр.
Популярное: Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (582)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |