Затримки в комбінаційних схемах

В комбінаційних схемах, нові значення сигналів на виходах з’являються не одразу ж після встановлення сигналів на входах, а через деякий проміжок часу, який називається затримкою КС. Затримка КС дорівнює сумі затримок максимальної кількості логічних вентилів послідовно ввімкнених між входами та виходами КС. Затримка кожного окремого вентиля (І, АБО, НІ, І-НІ, АБО-НІ) зумовлена тим, що до виходу кожного такого логічного елемента підключена ємність навантаження, що дорівнює сумі вхідних ємностей логічних елементів підключених до даного виходу. Напруга на виході кожного вентиля змінюється не моментально, а по мірі заряду-розряду ємності навантаження. Якщо вихід вентиля переходить з логічного нуля в логічну одиницю, то логічна одиниця встановиться на виході вентилю не одразу, а тоді, коли ємність навантаження зарядиться до напруги, яка відповідає логічній одиниці. Чим більша ємність навантаження та чим менший струм зарядки цієї ємності, тим більша тривалість її зарядки і затримка відповідного логічного елемента. Докладніше про затримки логічних вентилів можна почитати в [1].

Наприклад, нижче наведена схема повного суматора, який сумує значення двох однобітних входів A,B та однобітного входу переносу Cin і виводить результат на однобітні виходи суми S і переносу Cout:

Затримка встановлення сигналу на виході S дорівнює сумі затримок сигналів на двох елементах XOR ввімкнених послідовно:

T_S = T_XOR + T_XOR = 2* T_XOR

де T_XOR – затримка логічного вентиля XOR;

Затримка встановлення сигналу на виході Cout дорівнює сумі затримок на послідовно ввімкнених елементах XOR, AND, OR:

T_Cout = T_XOR + T_AND + T_OR

Дешифратори

Дешифратор – це КС, яка ставить у відповідність комбінаціям двійкових чисел на N-розрядному вході комбінації сигналів на 2^N однорозрядних виходах. Іноді кількість виходів може бути меншою ніж 2^N, але зазвичай вона більша ніж N. Дешифратор з 2^N виходами називають повним. В таблиці істинності такого дешифратора кожній комбінації бітів на вході поставлена у відповідність ненульова комбінація бітів на виходах. Якщо дешифратор не повний, це означає, що існують комбінації сигналів на входах, для яких всі виходи будуть неактивні (тобто приймають значення нуля, якщо вважати, що у виходів високий активний рівень). Часто дешифратори мають вхід дозволу роботи (Enable), який позначається літерою E (або С, або CS) у випадку активного високого рівня цього сигналу і (, ) у випадку активного низького рівня цього сигналу. Якщо на вході E присутній активний рівень (на приклад логічна 1 у випадку активного високого рівня), дешифратор працює нормально і виконує свої функції. Якщо на вході відсутній активний рівень (на приклад логічний 0 у випадку активного високого рівня), всі виходи дешифратора будуть неактивні.

Існує багато різновидностей дешифраторів, які будуть розглянуті далі. Для кожного типу дешифраторів ми розглянемо його схему, таблицю істинності та принцип роботи.

Двійковий дешифратор має один N-розрядний вхід, не більше 2^N виходів і є одним з найпоширеніших типів дешифраторів. Двійковий дешифратор робить активним лише той вихід, номер якого подано на вхід. Всі інші виходи будуть неактивними.

Наприклад, у двійкового дешифратора з трьохбіовим входом (A₂A₁A₀) буде 2³=8 виходів (Q₀, Q₁, …, Q₇). Припустимо, що ці виходи мають високий активний рівень і на вході присутнє число 3 в двійковій системі числення (A₂A₁A₀ = 011b). В такому випадку на виході Q₃ буде логічна одиниця, а на всіх інших виходах – логічні нулі. Графічне позначення такого двійкового дешифратора з активним високим рівнем виходів (а) і з активним низьким рівнем виходів (б):

Розглянемо приклад реалізації двійкового дешифратора, графічне позначення якого наведено вище.

Таблиця істинності такого дешифратора:

A2	A1	A0	Q0	Q1	Q2	Q3	Q4	Q5	Q6	Q7

Оскільки дешифратор з нашого прикладу має 8 виходів, для його реалізації необхідно синтезувати 8 логічних функцій. Запишемо їх з таблиці істинності через ДДНФ:

; ; ; ;

; ;

Принципова схема двійкового дешифратора, побудована по логічних рівняннях наведена на рис.1.1, який розташований на наступній сторінці. Для введення сигналу дозволу роботи E, його необхідно завести на всі логічні елементи І, що формують значення на виходах дешифратора. В такому випадку нуль на вході E приведе до нулів на всіх виходах двійкового дешифратора.

Дата добавления: 2015-11-16