ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Сумматор.

 Сумматоры – это комбинационные устройства, предназначенные для сложения чисел. Таблица истинности для сложения двух одноразрядных чисел А и В будет

А

В

S

P

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

1

где S – значение суммы, Р – значение переноса в старший разряд. Работа устройства описывается следующими уравнениями

  (7.8).

Сумматор

Рис.7.29.

Видно, что сумма отвечает логической функции «исключающее ИЛИ» S=AB. Устройство, реализующее данную таблицу называют полусумматором и его структура показана на рис.7.29.

Рис.7.30.

Одноразрядный полный сумматор строится на основе двух полусумматоров. Его структура и условное обозначение приведены на рис.7.30. В отличие от полусумматора он имеет перенос из младшего разряда.

Таблица истинности для сумматора имеет вид

Pn-1

An

Bn

Sn

Pn

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

Для суммирования многоразрядных двоичных чисел сумматоры соединяют последовательно, а вывод переноса в младшем разряде соединяют с общим проводом. В виде интегральных схем выпускаются одно, двух и четырёх разрядные сумматоры. С помощью сумматора можно производить и вычитание двоичных чисел. В этом случае операция вычитания заменяется сложением уменьшаемого с вычитаемым в дополнительном коде

А – В = А + Вдоп = А + Вобр+1 (7.9).

Рис.7.31.

На рис.7.31 показан вычитатель на основе четырёхразрядного сумматора. Число В инвертируется и складывается с А, а на перенос подаётся логическая единица.

Применение мультиплексоров и дешифраторов для построения КЦУ, осуществляющих заданную логическую операцию.

 При большом числе переменных это позволяет уменьшить требуемое число корпусов. Если на управляющие входы мультиплексора подать входные сигналы х1, х2, … хn, а на информационных входах Do, D1, … Dm зафиксировать нулевые и единичные значения на основании наборов входных переменных таблицы истинности соответствующий таблице булевой функции, то на выходе мультиплексора «у» получим необходимое значение выходного сигнала. Для ещё большего упрощения можно на информационные входы мультиплексора кроме нулевых и единичных значений также подавать значения переменных «х». Рассмотрим логическую функцию

  (7.11).

При использовании мультиплексора 8-1 на Х1Х2Х3 подаём входные сигналы, на D3D5D6D7 - 1, на D0D1D2D4 - 0. Но можно использовать только четырёхвходовой мультиплексор с двумя входами управления Х1Х2, и информационными входами D0D1D2D3  и положить D0=0; D1=X3; D2=X3; D3=1.

 Для построения КЦУ можно использовать и дешифраторы. Так как активное значение сигнала на каждом выходе дешифратора определяет одну из комбинаций входных сигналов, то, объединяя с помощью соответствующих логических элементов некоторые входные сигналы дешифратора, можно реализовать КЦУ, заданное любой таблицей истинности, с числом наборов, не превышающих числа входов используемого дешифратора. Например - рис.7.32.

Для построения КЦУ можно использовать и дешифраторы

Рис.7.32.

Быстродействие КЦУ.

Логические элементы входящие в КЦУ, переключаются с задержкой tзд=10-8с. Длительность переходных процессов в КЦУ определяется числом последовательных логических элементов наиболее длинной цепочке. Поэтому оптимизация КЦУ кроме её упрощения повышает и её быстродействие.

Применение КЦУ в многоканальной связи.

  Многоканальная электросвязь обеспечивает организацию по одной линии связи большого числа одновременно и независимо действующих каналов. Формирование и разделение цифровых сигналов в многоканальных системах и временным разделением может выполняться с помощью мультиплексоров и демультиплексоров. Входные сигналы, каждый из которых представляет некоторую последовательность единичных и нулевых значений поочерёдно передаются на выход мультиплексора, в котором формируется много канальный сигнал. На приемном конце с помощью демультиплексора выполняется разделение сигнала.

  КЦУ широко используется во многих системах автоматики и управления

Реализация сложных логических функций на интегральных микросхемах