Задание на курсовой проект, Теоретические сведения - Разработка цифрового комбинационного устройства демультиплексора

Вариант № 6

Необходимо разработать цифровое комбинационное устройство демультиплексор из 1 в 4 в базисе ИЛИ-НЕ, НЕ, логическая функция которого указана ниже.

Требуемые параметры устройства и базисных элементов представлены в таблице 1.1. Параметры, необходимые для выполнения расчетов задержек в межсоединениях схемы, представлены в таблице 1.2.

При этом необходимо:

    - Разработать топологии базисных элементов и устройства в целом в программе Microwind, сделав необходимые предварительные расчеты, используя заданный технологический базис. - Провести моделирование базисных логических элементов и всего устройства в целом (в Schematics). - Провести логическое моделирование устройства (в Schematics).

Логическая функция проектируемого устройства;

, , ,

Таблица 1.1. Требуемые параметры всей схемы и базисных элементов

Технологический

Базис

,

Таблица 1.2. Параметры межсоединений в различных технологических базисах

Технологический базис

ПолиSi, hM, мкм

ПолиSi, TOK, мкм

Металл hM, мкм

Металл TOK, мкм

ПолиSi, wM,

Металл

WM,

Dox, нм

ES2 0.7mkm-2Metal, UИП=5В

0.5

0.4

0.6

1.1

2

3

15
Теоретические сведения

Мультиплексор

Мультиплексор - коммутатор цифровых сигналов. Мультиплексор представляет собой комбинационное устройство с m информационными, n управляющими входами и одним выходом. Функционально мультиплексор состоит из m элементов конъюнкции, выходы которых объединены дизъюнктивно с помощью элемента ИЛИ с m входами. На одни входы всех элементов конъюнкции подаются информационные сигналы, а другие входы этих элементов соединены с соответствующими выходами дешифратора с n входами. Функциональная схема мультиплексора приведена на рисунке 2.1.

функциональная схема мультиплексора

Рис. 2.1. Функциональная схема мультиплексора

Из рисунка 2.1 следует, что мультиплексор содержит дешифратор на соответствующее число выходов (число выходов дешифратора определяется числом информационных входов мультиплексора), элементы конъюнкции на два или на три входа каждый и элемент дизъюнкции с числом входов, равным количеству информационных линий. Число входов элементов И может быть равным только двум, однако, во многих случаях возникает необходимость стробирования выходного сигнала мультиплексора импульсами независимого источника. В таких случаях в структуре мультиплексора используются элементы И с тремя входами. Одни из входов всех элементов конъюнкции, в последнем случае, объединяются, и по этой линии подается сигнал разрешения работы мультиплексора (стробирующий сигнал). Наличие дополнительного управляющего входа расширяет функциональные возможности мультиплексора и позволяет проще реализовать методы борьбы с гонками.

схемное обозначение мультиплексора 4 &;#62;1

Рис. 2.2. Схемное обозначение мультиплексора 4 >1

На рисунке 2.2 показано обозначение мультиплексора на принципиальных и функциональных электрических схемах.

Из уравнения мультиплексора видно, что на его выход будет передаваться сигнал только с одного входа, номер которого совпадает с числом, соответствующим кодовой комбинации Х1 и Х2. Если Х1=Х2=0, на выход мультиплексора будет передаваться сигнал с входа D0. Когда на адресных (управляющих) входах Х1=1 и Х2=0, то на выход будет передаваться сигнал с входа D1 и т. д.

Мультиплексоры нашли широкое применение в вычислительной технике в качестве коммутаторов цифровых сигналов. Они используются в компьютерах и микропроцессорных контроллерах для коммутации адресных входов динамических оперативных запоминающих устройств, в узлах объединения или разветвления шин и т. д. На базе мультиплексоров можно построить различные комбинационные устройства с минимальным числом дополнительных элементов логики. Следует отметить, что мультиплексоры хотя, и предназначены для коммутации цифровых сигналов, но с помощью мультиплексоров, изготовленных по КМОП технологии, можно коммутировать и аналоговые сигналы.

Демультиплексор

Демультиплексор - устройство, имеющие один информационный вход, адресные входы и несколько выходов, осуществляющие коммуникацию входа на тот вход, адрес которого задан на адресных входах. (Е - вход разрешения работы).

Условное обозначение демультиплексора показано на рисунке 2.3:

условное обозначение демультиплексора

Рис. 2.3. Условное обозначение демультиплексора

С помощью демультиплексора и мультиплексора можно построить коммутатор каналов, как показано на рисунке 2.4:

коммутатор каналов

Рис. 2.4. Коммутатор каналов

Манипулируя сигналами x1 - x4, можно скоммутировать любые входные и выходные цепи, т. е. например сигнал со входа D0 подать на выход Q2, для чего на адресные входы подаем: x1=0; x2=0; x3=0; x4=1.

В том случае, когда не хватает адресных входов для реализации необходимого количества коммутируемых каналов, строится демультиплексорное дерево (рисунок 1.5).

демультиплексорное дерево

Рис. 2.5. Демультиплексорное дерево

Таблица истинности проектируемого устройства

Логическая функция проектируемого нами устройства, как было сказано выше, равна

, , ,

После приведения данной функции к базису ИЛИ-НЕ, НЕ, как того требует задание на курсовой проект, мы получим:

Таблица истинности устройства показана на рисунке 2.6.

A

S0

S1

F0

F1

F2

F3

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

0

0

1

0

1

1

1

0

0

0

1

Рис. 2.6. Таблица истинности.

Похожие статьи




Задание на курсовой проект, Теоретические сведения - Разработка цифрового комбинационного устройства демультиплексора

Предыдущая | Следующая