Мультиплексоры

Лабораторная работа № 4

Исследование схем на мультиплексорах

Цель работы: целью работы является изучение принципов синтеза и построения схем мультиплексоров, а также построение комбинационных схем на мультиплексорах в пакетах MaxPlus II и EWB Multisim.

Теоретическое введение

Выполнение работы заключается в изучении и проработке теоретического материала, ознакомлении с заданием экспериментальной части работы, усвоении целей и задач работы, выполнении задания согласно варианту, приведенному в (табл. 4.1 – табл. 4.2), ответов на контрольные вопросы и написании отчета.

Задание к лабораторной работе состоит из 2-х частей: синтез мультиплексора и синтез КС на мультиплексорах, реализующей заданную функцию. После синтеза мультиплексора на простейших логических элементах (ЛЭ), результаты его работы необходимо сверить с реальными микросхемами. Реальные микросхемы взять из базы используемых пакетов.

Таблица 4.1 Исследуемые мультиплексоры

Номер варианта	Схема	Микросхема	Аналог
	8х1	SN74ALS151	КР1533КП7
	4x1	SN74ALS153	КР1533КП2
	8х2	SN74ALS153	КР1533КП2
	8x1	SN74ALS151	КР1533КП7
	8x1	SN74ALS151	КР1533КП7
	8x1	SN74ALS151	КР1533КП7
	4x1	SN74ALS153	КР1533КП2
	8x2	SN74ALS153	КР1533КП2
	8x1	SN74ALS151	КР1533КП7
	8x1	SN74ALS151	КР1533КП7
	8x1	SN74ALS151	КР1533КП7
	4x1	SN74ALS153	КР1533КП2
	4x1	SN74ALS153	КР1533КП2
	8x1	SN74ALS151	КР1533КП7
	4x1	SN74ALS153	КР1533КП2
	4x1	SN74ALS153	КР1533КП2

Таблица 4.2 Построение КС на мультиплексорах

Номер варианта	Функция	I	Микросхема	Аналог
	7×cos×(i×p/32)	0..15	SN74ALS153	КР1533КП2
	7×sin×(i×p/16)	0..15	SN74ALS151	КР1533КП7
	exp(i/6)	0..15	SN74ALS153	КР1533КП2
	(рис 3.1, а)		SN74ALS151	КР1533КП7
	4×ln(8×I)	1..7	SN74ALS151	КР1533КП7
	2Ö I	0..15	SN74ALS153	КР1533КП2
	(рис 3.1, б,в)	0..15	SN74ALS153	КР1533КП2
	6Ö I	0..7	SN74ALS151	КР1533КП7
	(рис 1.1, г)	0..7	SN74ALS151	КР1533КП7
	15×sin×(i×p/16)	0..15	SN74ALS153	КР1533КП2
	ln(4×i)	1..15	SN74ALS153	КР1533КП2
	Ö I	0..15	SN74ALS151	КР1533КП7
	(рис 3.1, д,е)	0..7	SN74ALS153	КР1533КП2
	15×cos×(i×p/32)	0..15	SN74ALS151	КР1533КП7
	(рис 3.1, б,е)	0..7	SN74ALS153	КР1533КП2
	2×ln(8×i)	1..7	SN74ALS151	КР1533КП7

Необходимые значения заданных функций приведены в (табл. 4.3).

Таблица 4.3 Необходимые значения используемых в работе функций

I	sin×(i×p/16)	cos×(i×p/32)	Ö i	exp(i/6)	ln(4×i)
					-
	0.19	0.99		1.2	1.4
	0.38	0.98	1.4	1.4
	0.55	0.95	1.7	1.65	2.4
	0.7	0.92		1.95	2.8
	0.83	0.88	2.2	2.3
	0.92	0.83	2.4	2.7	3.2
	0.98	0.77	2.6	3.2	3.3
		0.7	2.8	3.8	3.4
	0.98	0.63		4.4	3.6
	0.92	0.55	3.1	5.3	3.7
	0.83	0.47	3.3	6.3	3.8
	0.7	0.38	3.5	7.45	3.9
	0.55	0.29	3.6	8.8	3.9
	0.38	0.19	3.7	10.4
	0.19	0.09	3.9	12.3	4.1

x₄

б)

x₄

в)

x₄

x₂

x₁

x₃

г)

x₄

д)

x₄

е)

x₄

x₂

x₁

x₃

Рис. 4.1 Функции для синтеза КС

Мультиплексоры

Мультиплексором 2ⁿ à 1 или 2ⁿ-канальным мультиплексором, называется КС, выполняющая функцию: ,

где n = (x_n,…,x₁) – адресные сигналы каналов мультиплексора i = e_n…e ₁ – адрес канала, K_i(n) – минтермы, переключающие каналы. DI – информационные входные сигналы, Q – выходной сигнал мультиплексора.

Мультиплексор является коммутатором 2n информационных сигналов D_i на один выход Q. Действительно, если K_i(n) = 1, то K_j(n) = 0, при i ¹ j и Q = D_i. Если сигналы D_i заменить на , то функция Q изменится на . Адресные сигналы каналов мультиплексора х_р будем обозначать через А_р (A – Address p = 0,1,…,n-1).

На основании приведенной функции может быть построена схема мультиплексора при любом числе n адресных сигналов x_p, комбинации значений которых определяют номер i информационного входа Di, подключенного к выходу Q. Мультиплексор 2 à 1, выполняет функцию:

Схема мультиплексора 4 à 1 на ЛЭ «И» представляет собой полный дешифратор (рис. 4.2в). Для увеличения функциональных возможностей мультиплексоров и обеспечения их каскадирования, вводится один из управляющих сигналов Е (Enable) или OE (Output Enable). Мультиплексор 2ⁿ à 1 со стробирующим сигналом Е выполняет функцию:

а структурная схема представлена на рис. 4.2г.

Структурная схема 2ⁿ à 1 с сигналом ОЕ, управляющим Z состоянием его выхода, показана на рис. 4.2е, а выполняемая им функция:

Для уменьшения задержки сигнала Е дополнительный двухвходовый ЛЭ «И» можно исключить (рис. 4.2д) и тогда будет равно:

Аналогично выполняются и другие мультиплексоры 2ⁿ à 1 со стробирующим входом Е.

а) б)

в) г)

д) е)

Рис. 4.2 а) Условно-графическое изображение мультиплексора 2ⁿ à1;

б) Структурная схема мультиплексора 2à1; в) схема мультиплексора 4à1; г) структурная схема мультиплексора со стробирующим сигналом Е; д) схема мультиплексора 2à1 со стробирующим сигналом Е; е) структурная схема мультиплексора 2ⁿ à1 с сигналом ОЕ

В качестве примера в данной работе рассмотрим два мультиплексора: КР1533КП2 и КР1533КП7.

Микросхема КР1533КП2 представляет собой сдвоенный селектор-мультиплексор 4 à 1 с общими входами выбора данных и раздельными входами стробирования. Условно-графическое обозначение и функциональная схема микросхемы КР1533КП2 представлены на (рис. 4.3).

а)

б)

Рис. 4.3 а) условно-графическое обозначение микросхемы КР1533КП2

б) функциональная схема микросхемы КР1533КП2

Микросхема КР1533КП7 представляет собой селектор-мультиплексор 8 à 1 и в зависимости от установленного на адресных входах кода разрешает прохождение сигнала на выходы (прямой и инверсный) только от одного из восьми информационных входов, при этом на входе стробирования должно быть установлено напряжение низкого уровня, т.к. этот вход является инверсным. Условно-графическое обозначение и функциональная схема микросхемы КР1533КП7 представлены на (рис. 4.4).

б)

а)