Мета роботи

Ознайомитися з основними принципами побудови мультиплексорів, дослідити функціональні властивості мультиплексора К155КП5.

18.2.Теоретичні відомості

Мультиплексори (від анг.multiplex - багатократний) - це електронні пристрої, призначені для комутації інформації у двійковій формі з багатьох входів на один вихід. За допомогою мультиплексорів можна здійснювати послідовне опитування логічних станів багатьох пристроїв, перетворювати паралельний числовий код у послідовний і реалізувати логічні функції при великому числі змінних.

Мультиплексори мають два типи входів і один вихід. Одні входи інформаційні, а інші - призначені для керування. Керуючі входи діляться на адресні і стробуючі (дозволяючі). Кількість адресних та інформаційних входів взаємно обумовлена. Якщо мультиплексор має n адресних входів, то число інформаційних входів складає 2ⁿ. За допомогою стробуючого входу роботу мультиплексора узгоджують з роботою інших пристроїв. Мультиплексор здійснює цикл послідовного опитування логічних пристроїв при наявності дозволяючого імпульсу на цьому вході, а забороняючий сигнал блокує роботу пристрою у цілому.

На рис. 18.1, а приведена схема найпростішого двоканального (2:1) мультиплексора, побудованого на елементах ТТЛ.

Рис.18.1. Схема двоканального мультиплесора (а) та

його еквівалентна схема (б).

Коли на адресному вході A діє сигнал "0", на виході інвертора D1 та на зв'язаному з ним вході елемента D2 з'являються сигнали "1". Наявність сигналу "1" на одному з входів логічного елемента I є умовою того, що рівень вихідного сигналу визначається рівнем сигналу на його другому вході (що співпадає з інформаційним входом X1). З виходу D2 через елемент D4 типу АБО інформація у вигляді сигналу високого або низького рівнів із входу X1 передається на вихід F схеми. Одночасно сигнал "0" з входу A поступає на один з входів елемента D3 і блокує проходження сигналів зі входу X2. При дії на вході A сигналу "1" активним стає вхід X2. Тоді інформація зі входу X2 через елементи D3 і D4 передається на вихід F мультиплексора.

На рис.18.1,б приведена еквівалентна схема мультиплексора 2:1. Зі схеми видно, що мультиплексор можна розглядати як своєрідний перемикач, позиція якого залежить від рівня сигналу на адресному вході. Роботу двоходового мультиплексора можна описати виразом

Нарощуванням числа логічних елементів отримують мультиплексори з більшою кількістю інформаційних входів. На рис.18.2, а і б приведені схема і умовне позначення мультиплексора 4:1, який складає половину мікросхеми К155КП2. В схемі мультиплексора чотири інформаційні входи D0,D1, D2 і D3, два адресні входи A i B та стробуючий вхід V.

Рис.18.2. Схема (a) і умовне позначення (б) мультиплексора 4:1.

Сигнал "0" зі стробуючого входу V інвертується елементом D3 і у вигляді "1" поступає на один з входів елементів I (D4-D7). При цьому створюються умови для проходження вхідних сигналів через елементи D4-D7. Рівень сигналів ще на двох входах цих елементів визначається кодовою комбінацією сигналів на адресних входах A i B. Cхема побудована таким чином, що при всіх можливих комбінаціях адресних сигналів (00, 01, 10, 11) лише один з чотирьох елементів "I" має на трьох входах одночасно сигнали "1". Отже, рівень сигналу на виході такого елемента (і на виході всієї схеми) повторює сигнали, які діють на четвертому його вході, зв'язаному з відповідним інформаційним входом. Наприклад, при комбінації адресних сигналів 00 активним є елемент D4. Цим забезпечується комутація входу D0 з виходом мультиплексора. Роботу мультиплексора пояснює таблиця істиності, побудована для V=0, так як при V=1, F=0 і не залежить від рівнів сигналів на інформаційних входах.

A

B

F

D0

D1

D2

1

D3

а) б)

Рис.18.3.Умовне позначення мультиплексорів К155КП5 (а)

і К155КП7 (б).

За зразком схеми, приведеної на рис.18.2, будуються мультиплексори ТТЛ з більшим числом входів. Так, мікросхеми К155КП5 і К155КП7 (рис.18.3) являють собою мультиплексори-комутатори з восьми входів на один.

Особливістю мультиплексора К155КП5 є те, що в ньому відсутній стробуючий вхід, а вихід є інверсним. Натомість мультиплексор К155КП7, крім стробуючого входу, має два виходи: прямий і інверсний. Серед мікросхем серії К155 існують мультиплексори і на 16 входів, наприклад К155КП1.

Мультиплексори КМОП будуються інакше, на основі двонаправлених ключів. Двонаправлений ключ (рис.18.4,а) складаєтья із двох МОП-транзисторів з різними типами провідності індукованих каналів. Транзистори включають паралельно зустрічно. Керування ключем здійснюється двома взаємно інверсними сигналами V i , які подають на затвори транзисторів Т1 і Т2. Підложки транзисторів знаходяться під напругою джерела живлення.

а) б)

Рис.18.4. Схема (а) та еквівалентна схема (б)

двонаправленого ключа.

Щоб транзистори були відкриті, на затворі р-канального транзистора Т1 повинен діяти сигнал низького рівня ("0"), а на затворі n-канального транзистора Т2 - сигнал високого рівня ("1"). Так як польові транзистори з ізольованим затвором працюють і при інверсному увімкненні (коли стоки і витоки міняють місцями), то струм через ключ може протікати в обох напрямках: від х до y і, навпаки, від y до x. Паралельним ввімкненням транзисторів усувається пороговий ефект при індукуванні каналів транзисторів та знижується опір ключа у відкритому стані. При оберненій комбінації сигналів на затворах транзисторів (V=1 i V=0) вони закриваються, а струм через ключ припиняється. Можна обійтися і одним керуючим сигналом, якщо на один із затворів подавати його прямо, а на інший через інвертор.

Дата добавления: 2015-05-09