Цифровые устройства

Цифровыми называют устройства, предназначенные для формирования, преобразования и передачи кодовых слов. При этом кодовые слова (коды или числа) в электронных цифровых устройствах представляются в виде последовательностей электрических импульсов (сигналов с двумя уровнями напряжения: высоким и низким), а их преобразования осуществляются арифметическими, логическими, запоминающими и вспомогательными устройствами.

Элементами и узлами цифровых устройств, служащими основой для построения микропроцессоров, микропроцессорных систем, компьютеров, автоматизированных систем управления объектами, технологическими процессами и информационными потоками являются: дешифраторы, сумматоры, триггеры, регистры, счетчики и многие другие.

Базовые элементарные единицы цифровых схем, такие как элементы «И», «ИЛИ», «НЕ», находятся в разделе Misc Digital, подраздел TIL.

Рассмотрим каждый из них в отдельности:

	Элемент «AND» - «И»
	Элемент «OR» - «ИЛИ»
	Элемент «NOT» - «НЕ»
	Элемент «NOR» - «ИЛИ-НЕ»
	Элемент «XNOR» - «НЕ-ЛИБО»

 

На основе базовых элементов создадим схему цифрового устройства для принятия решения по условию. Блок-схема такого устройства представлена на рис. 6.22. Условие будет задано логическим выражением:

Рис. 6.22. Блок-схема цифрового устройства

Модель, полученная в Multisim, отображена на рис. 6. 23. На выходах будет наблюдаться сигнал высокого уровня (5В), когда конфигурация входов будет удовлетворять заданному условию.

Рис. 6.23. Модель устройства в Multisim

Теперь рассмотрим схему и механизм работы часто используемого устройства – мультиплексора – переключателя каналов. Структурная схема отображена на рис. 6.21. На схеме есть два базовых элемента - переключатель и выключатель. Переключатель выполнен в виде ключа с сигналами x1 и x2, именно он определяет, какой из четырех каналов подключен к выходу в данный момент. В положении ключа 00 (код адреса х1 = 0, х2 = 0) у = а; в положении 01 (х1 = 0, х2 = 1) у = b; в положении 10 (х1 = 1, х2 = 0) у = c; в положении 11 (х1 = 1, х2 = 1) у = d. Выключатель контролирует работу устройства в целом: при Е = 1 мультиплексор работает как обычно, при Е = 0 выход узла находится в неактивном состоянии, мультиплексор заперт. Функционирование мультиплексора описывается выражением:

Рис. 6. 24. Структурная схема мультиплексора

На рис. 6.25 а, б приведены два примера реализации модели мультиплексора. В первом случае ключ состоит из двух линий, в каждой из которых по два последовательно включенных элементов «НЕ». Во втором - используется дешифратор DCD_2TO4.

Рис. 6.25 а. Модель мультиплексора

 

 

Рис. 6.25 б. Модель мультиплексора