Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Цифровая схемотехника

Рассылка закрыта

При закрытии подписчики были переданы в рассылку "Электронные новости от Мастер Кит" на которую и рекомендуем вам подписаться.

Вы можете найти рассылки сходной тематики в Каталоге рассылок.

←   Декабрь 2002   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Автор
Оксана Глебова

Статистика

5.401 подписчиков
+1 за неделю
←   Все выпуски   →

Мультиплексоры


Информационный Канал Subscribe.Ru
Цифровая схемотехника
Почтовая рассылка
Выпуск №12 от 19.12.2002 г.


Добрый день, уважаемый подписчик!

Сегодня я хочу поговорить о мультиплексорах. Мультиплексоры - это коммутаторы сигналов, позволяющие переключать цифровые либо аналоговые сигналы с нескольких входов на один выход. Аналоговые мультиплексоры коммутируют аналоговые сигналы, например, от разных входов в усилителе звуковой частоты. Но в данной рассылке я буду говорить пока только о цифровых мультиплексорах. На следующей схеме изображен простой цифровой мультиплексор на четыре входа.

Мультиплексор на четыре входа

Как мы видим из схемы, мультиплексор состоит из четырех элементов "2И-НЕ" (DD2-DD5), используемых в качестве ключевых. Верхние, по схеме, входы этих элементов образуют входы данных мультиплексора. На нижние входы ключевых элементов подаются управляющие сигналы от, встроенного в микросхему, дешифратора. Обратите внимание, что этот встроенный дешифратор, в отличие от дешифраторов, описанных в предыдущей рассылке, имеет прямые, а не инверсные выходы. Это значит, что на всех его выходах, кроме активного, сигнал логического нуля. На активном выходе сигнал логической единицы. Под активным выходом я понимаю тот выход, код номера которого, присутствует на адресных входах дешифратора.

Для того, что бы микросхема работала, на вход выбора кристалла не CS должен быть подан сигнал логического нуля. Рассмотрим работу мультиплексора подробнее. Допустим, на входы 1 и 2 подается двоичный код 00H. На выходе Q0 дешифратора DD1 появляется логическая единица. Она поступает на нижний, по схеме, вход элемента DD2. При этом элемент "открывается". Что значит "открывается"? Вы легко это поймете, если вспомните логику работы элемента "И-НЕ". Если у элемента всего два входа и на одном из них логическая единица, то сигнал на выходе будет зависеть только от второго входа. Он будет инверсный относительно этого второго входа. Если на входе, играющем роль управляющего, установить логический ноль, то не зависимо от сигнала на другом входе, на выходе всегда будет логическая единица. То есть ключевой элемент "закроется". Логический элемент "2И-НЕ" часто используется, таким образом, в качестве ключевого.

При подаче других кодов на адресные входы мультиплексора, будут открываться другие ключевые элементы, подключая свои сигналы к соответствующим входам элемента DD6.. Элемент DD6 объединяет сигналы с выходов всех ключевых элементов на один общий выход. В данном включении он фактически выполняет роль элемента "И". Происходит это потому, что на его вход подаются не прямые, а инвертированные сигналы. Это один из законов цифровой логики. Подробнее об этом вы можете прочитать по адресу http://digitchip.by.ru/teoriya/bulalg.html. Если вы не хотите вдаваться в теорию, то просто представьте, что на выходах всех выключенных ключевых элементов логические единицы. А на выбранном в данный момент элементе проинвертированный сигнал с соответствующего входа. Очевидно, что этот полезный сигнал пройдет на выход элемента DD6 ("И-НЕ"), а значит и всего устройства. При этом он еще раз проинвертируется и в результате станет прямым, идентичным сигналу на входе.

Как вы уже, наверное, догадались, по такому же принципу теоретически можно строить мультиплексоры на любое количество входов. Самым "большим", из практически существующих мультиплексоров, является К155КП1. Он имеет четыре адресных входа и шестнадцать входов данных. Самым маломерным мультиплексором можно назвать К555КП16 (аналоги - КР1533КП16, КР531КП16). Эта микросхема содержит четыре мультиплексора, по два информационных входа каждый. Все четыре мультиплексора управляются одним общим входом адреса (всего один разряд) и общим на всех входом выбора микросхемы.

Посмотрим теперь на следующую схему.

Мультиплексор на четыре входа с высокоимпендансным выходом

Это тоже мультиплексор. У него отсутствует вход выбора микросхемы. Вместо этого входа у мультиплексора имеется вход E0. Этот вход переводит выход мультиплексора в высокоимпендансное состояние. Еще это состояние называют "третьим состоянием". Третье оно наряду с состоянием логического нуля и логической единицы. Третье состояние - это состояние, при котором выход микросхемы отключен от остальной схемы. Импенданс - это полное внутреннее сопротивление выхода (активное плюс реактивное). Если он (импенданс) высокий, то это равносильно обрыву цепи. Для реализации третьего состояния в микросхеме используется управляемый электронный ключ DD8. Если на входе S элемента DD6 присутствует высокий логический уровень, то ключ замыкается и соединяет вход K с выходом Y. Если на вход S подать логический ноль, то ключ разрывает цепь.

Выходы с высокоимпендансным состоянием широко используются в цифровой и особенно в микропроцессорной технике. Выходы с третьим состоянием делают и у регистров, и у некоторых специальных элементов. Например, у шинных формирователей. Что такое шинный формирователь я расскажу в последующих рассылках. Особенно распространены такие выходы у микропроцессорных устройств. Выходы с третьим состоянием разных микросхем можно легко объединять вместе, при условии, что управляющие сигналы на входах E0 каждой из объединяемых микросхем в каждый момент времени будут включать только одну из них. Остальные же микросхемы в это время должны быть отключены. Это основной принцип построения шины микропроцессорного устройства. Кто хочет узнать, что такое шина, рекомендую почитать статью об этом по адресу: http://microprocessor.by.ru/yang/TipSch.htm.

А сейчас я хочу привести пример использования выходов с высокоимпендансным состоянием при построении простых цифровых устройств. На следующем рисунке изображена схема включения микросхемы К555КП12, превращающая ее, из двух мультиплексоров на четыре входа в один мультиплексор на восемь входов.

Схема включения мультиплексора К555КП12

Благодаря инвертору на микросхеме К555ЛН1, верхний и нижний мультиплексоры, входящие в микросхему, работают поочередно. Пока старший разряд адреса (на схеме этот вход обозначен цифрой 4), равен нулю, работает верхний, по схеме, мультиплексор. Нижний мультиплексор при этом выключен сигналом логической единицы на входе (выв. 15). Его выход (выв. 9) находится в высокоимпендансном состоянии. В результате, в зависимости от состояния сигналов на входах 1 и 2, с выходом Y соединяется один из входов D0-D3. Когда же на старшем разряде установится высокий логический уровень, то выход верхнего, по схеме, мультиплексора (выв. 7) отключится. А выход нижнего включится. При этом на выход Y пройдут сигналы с одного из входов D4-D7.

Кстати, обратите внимание на то, как даются имена адресным входам. В описанном выше мультиплексоре входы адреса называются 1, 2 и 4. Эти названия происходят от веса данного разряда. Вес младшего разряда адреса равен единице. Вес следующего разряда равен двойке. Вес третьего разряда равен четырем. Если говорят, что вес разряда двоичного числа равен четырем, это значит, что единица в этом разряде добавит к, представляемому при помощи всех этих разрядов, числу четыре единицы. Каждый последующий разряд имеет вес в два раза больше, чем предыдущий. Поэтому вес следующего (четвертого) разряда будет равен 8. Точно так же назывался бы дополнительный адресный вход, если бы наш мультиплексор имел четыре разряда адреса. Подробнее о разрядах и их весах читайте по адресу http://digitchip.by.ru/teoriya/tsifri.htm


Вот в общих чертах и все, что я хотел рассказать о мультиплексорах.

Вот и первая дюжина - двенадцатое письмо рассылки. Скоро новый год. Пора уходить на каникулы. Хочу попрощаться на некоторое время и подвести некоторые итоги.

Моя рассылка выходит на двух серверах рассылки: http://subscribe.ru и http://content.mail.ru.
Общее количество подписчиков на обоих серверах перевалило за три тысячи. Я рад такому интересу к этой теме. На мой электронный адрес постоянно поступают письма с отзывами и предложениями от подписчиков. Мне очень важны ваши отзывы. Я хочу, что бы рассылка была интересна как можно большему количеству читателей. С самого начала я хотел, что бы она была интересна как начинающим, так и опытным подписчикам. Но получилось не совсем так. Мое повествование все же ведется от простого к сложному. Для тех, кто знает азы цифровой техники, это может показаться неинтересным. Однако я ориентировался на ваши письма. В большинстве отзывов все же такой порядок изложения одобрялся. Правда, писем все же не очень много. Я призываю писать мне побольше!

Прозвучала критика: почему я описываю устаревшую 155 серию. Извините, привычка! Правда, на самом деле я описываю не серию микросхем. Я описываю принципы работы основных элементов цифровой техники. Для примера я частенько брал 155 серию. Да, она устарела. Потребляемая мощность и быстродействие этих микросхем не соответствуют современным требованиям. На смену пришли новые, более современные микросхемы. Такие, как 555, 1533, 531. но общие принципы работы логических микросхем не изменились. А без четкого понимания принципа работы триггеров, счетчиков, дешифраторов, регистров и т. п. Невозможно понять, как работают микропроцессоры, микросхемы памяти, системные шины и т. д.

Может я не прав? Пишите, спорьте, возражайте, задавайте вопросы.


А теперь я с вами по прощаюсь до следующего года. Рассылка возобновит свою работу где то в середине января 2003 года.

ПОЗДРАВЛЯЮ ВАС С НАСТУПАЮЩИМ НОВЫМ ГОДОМ!
Желаю счастья и успехов в личной жизни и профессиональной деятельности.

Автор рассылки Белов Александр Владимирович http://avbelov.by.ru


Если у вас в этом письме не открываются картинки, и вы не знаете, что делать, перейдите по ссылке и прочитайте подробную инструкцию о том, как добиться появления картинок.

Автор рассылки Белов А.В.         belov@gomail.com.ua
http://subscribe.ru/
E-mail: ask@subscribe.ru 		Отписаться
Убрать рекламу
В избранное