1.4.1 Дешифратори та шифратори
1.4.1. Дешифратори та шифратори
З мікросхем комбінаційного типу розробки цифрових пристроїв широко використовують дешифратори, їх номенклатура досить різноманітна.
Наявність двох входів стробування суттєво розширює можливості використання мікросхем. З двох мікросхем ІДЗ, доповнених одним інвертором, можна зібрати дешифратор на 32 виходи (рис. 80), де-
шифратор на 64 виходи збирається з чотирьох мікросхем ІДЗ та двох інверторів (рис 81), а на 256 виходів - з 17 мікросхем ІДЗ (рис 82)
схемою) дешифратора формується (аналогічно ИДЗ) лише за наявності обох стробирующих входах бал 0 .Відповідна умова для другого дешифратора - наявність одному з його входів стробирования лог 1 (висновок 1), але в іншому - бал 0 (висновок 2). Така структура мікросхеми дозволяє використовувати її у різних варіантах включення. На основі мікросхеми ИД4 можуть бути побудовані, зокрема, дешифратори на вісім виходів із входом стробування (рис 84) та на 16 виходів (рис 85). На дев'яти мікросхемах
ИД4 можна зібрати дешифратор на 64 виходи за схемою, подібною до рис. 82. Якщо доповнити мікросхему ИД4 трьома елементами 2І-НЕ, можна отримати дешифратор десять виходів (рис. 86).
МікросхемаК555ІД5 (рис. 83) аналогічна за функціонуванням ИД4, але має виходи з відкритим колектором.
Однак зважаючи на широке використання в пристроях індикації двійково-десяткових дешифраторів до складу серії К 155 спеціально включений двійково-десятковий дешифратор К155ІД1 з високовольтним виходом (рис. 87). Дешифратор має чотири входи, які можуть підключатися до виходів будь-якого джерела коду 1-2-4-8, і десятьвиходів, які можуть підключатися до катодів газорозрядного цифрового або знакового індикатора
(Анод останнього через резистор опором 22. 91 кОм підключений до полюса джерела постійної або пульсуючої напруги 200. 300 В).
Схема підключення дешифратора до мікросхеми К155ІЕ4, включеної в режим розподілу на 10 з кодом 1-2-4-6, наведено на рис. 88.
Для підключення мікросхеми К155ІД1 до виходів декади на мікросхемах ТМ2 (див. рис. 19) або декади рис. 22 необхідний додатковий елемент І, в якості якого можуть бути використані два будь-які малопотужні діоди (рис. 89) або 1/4 частина інтегральної мікросхеми ЛИ1.
Для підключення виходів мікросхеми К155ІД1 до входів інших мікросхем ТТЛ слід вжити додаткових заходів щодо узгодження рівнів, оскільки технічними умовами на мікросхему К155ІД1 гарантується вихідна напруга у стані балка. 0 не більше 2,5 В, що перевищує поріг перемикання мікросхем ТТЛ, що становить близько 1,3 В. Практично вихідна напруга мікросхем К155ІД1 в стані 0 може бути дещо вище або нижче порога пере-
для надійної роботи мікросхеми-навантаження в мінусовий ланцюг живлення цієї мікросхеми слід включити кремнієвий діод. Таке включення підвищить поріг перемикання приблизно до 2, що забезпечить її узгодження з дешифратором К155ИД1. Крім того, підніметься вихідний рівень балки. 0 мікросхеми приблизно до 0,9, що цілком достатньо для нормальної роботи наступних мікросхем.
На рис. 90 наведена схема дільника частоти на 10 з перемикається в межах 10. 1,1 шпаруватістю вихідних імпульсів, що ілюструє описані вище правила узгодження дешифратора К155ІД1 з мікросхемами ТТЛ.
за стандартною схемою. При подачі на входи 1, 2 4,8 коду чисел 0-9 тому виході, номер якого відповідає десятковому еквіваленту вхідного коду, з'являється лог. 0, інших виходах -лог. 1: при вхідних кодах, відповідних числам 10-15, всіх виходах - лог. 1.
Наявність трьох входів стробування дозволяє простими засобами поєднувати мікросхеми для нарощування розрядності дешифратора. Три мікросхеми ИД7 можна об'єднати в дешифратор на 24 виходи без додаткових елементів (з'єднання мікросхем DD1 -DD3 на рис. 93), чотири мікросхеми та інвертор - в дешифратор на 32 виходи (рис. 93). Доповнивши схему рис. 93 ще чотирма мікросхемами ИД7 та інвертором, можна отримати дешифратор на 64 виходи.
МікросхемаІД10 (рис. 94) - дешифратор, за функціонуванням відповідний мікросхемі К555ІД6, але з виходами, виконаними з відкритим колектором. Для мікросхеми К555ІЛ10
у стані балка. 0 її вихідний струм може досягати 24 мА, може лог. 1 на її вихід можна подавати напругу до 15 В. Для мікросхеми К155ІД10 максимально допустима напруга, яку можна підвести до виходу, що знаходиться в стані балка. 1, також становить 15 В. Вихідна напруга балка. 0 при струмі 20 мА не більше 0,4 В, при струмі 80 мА - не більше 0,9 В. Зазначені вихідні параметри дозволяють застосовувати мікросхему К155ІД10 при побудові розподільників з релейними виходами (рис. 95).
При необхідності збільшення числа виходів стробування мікросхеми можна здійснювати на вході 8. Наприклад на рис. 96 наведена схема дешифратора на 64 виходи.
Зазначимо, що відповідно до рис. 96 можна при необхідності з'єднувати мікросхеми К155ІД1, К555ІД6.
Дляотримання дешифраторів із великою кількістю виходів можна з'єднувати мікросхеми відповідно до рис. 98.
Функцію, обернену до функції дешифраторів, виконують шифратори.
Мікросхема ІВ1 – пріоритетний шифратор (рис. 99). Вона має вісім інформаційних входів 0-7 та вхід дозволу Е. Виходів у мікросхеми п'ять - три інверсні вихідного коду 1,2,4; G-ознака подачі вхідного сигналу і Р-перенесення.
Якщо всіх інформаційних входах мікросхеми лог. 1, на виходах 1,2,4, G – лог. 1, на виході Р – лог. 0. При подачі балка. 0 на будь-який з інформаційних входів 0-7 на виходах 1,2, 4 з'явиться інверсний код, який відповідає номеру входу, на який подано лог. 0, на виході G'-лог. 0, що
є ознакою подачі вхідного сигналу, на виході Р – лог. 1, яка забороняє роботу інших мікросхем ІВ1 при їхньому каскадному з'єднанні. Якщо балка. 0 буде подано на кілька інформаційних входів мікросхеми, вихідний код буде відповідати входу з великим номером.
Так працює мікросхема під час подачі на вхід Е лог. 0. Якщо на вході Е лог. 1 (заборона роботи), на всіх шести виходах мікросхеми балка. 1.
Дві мікросхеми ІВ1 можна поєднати за схемою рис. 100 для отримання пріоритетного шифратора на входів 16.
Якщо балка. 0 подано однією з входів 0-7, на виходах DD3 з'являться молодші розряди прямого вихідного коду, на виході G DD1 - лог. 0, що визначає розряд 8 вихідного коду, на виході Р – лог. 1 є ознакою подачі вхідного сигналу. Якщо балка. 0 подати на один із входів 8-15, лог. 1 з виходу Р DD2 заборонить роботу DD1, молодші розряди на виходах DD3 визначаються мікросхемою DD2, на виході 8 вихідного коду буде лог. 1.
Таким чином, з виходів 1,2,4,8
пристрої за схемою рис. 100 можна зняти прямий код, відповідний номер входу, на який подано лог. 0.
Мікросхеми ІВ1 можна з'єднувати для отримання більшої кількості входів. У цьому випадку виходи перенесення мікросхем з великими номерами слід з'єднати з входами заборони мікросхем з меншими номерами, виходи 1, 2,4 через багатовхідні елементи І-НЕ підключити до виходів пристрою - це будуть молодші розряди вихідного коду. Виходи мікросхем ІВ1 слід з'єднати з входами 0-7 ще однієї мікросхеми ИВ1, з виходів якої можна буде зняти старші розряди коду і ознака подачі вхідного сигналу G (рис. 101). У схемах рис. 100 і 101 зберігається властивість пріоритетності шифраторів - при одночасному поданні лог. 0 на кілька входів вихідний код завжди відповідає входу з найбільшим номером.
Мікросхема К555ІВЗ (рис. 102) – пріоритетний шифратор. Вона має дев'ять інверсних входів 1-9 для подачі сигналу, що кодується, і чотири інверсних виходу коду 1-2-4-8. У вихідному стані на всіх входах та виходах балка. 1. При подачі на будь-який із входів балка. 0 на виходах 1-2-4-8 формується інверсний код номера входу, який поданий лог. 0. Якщо балка. 0 подано відразу на кілька входів, код на виході відповідає найбільшому номеру входу, на який подано балку. 0.
Основне призначення мікросхеми - перетворення номера джерела сигналу код, наприклад номери натиснутої кнопки. Наприклад на рис. 103 показана схема квазісенсорного перемикача на 10 положень, вихідними сигналами якого є код 1-2-4-8 натиснутої та відпущеної кнопки (аналог перемикача із взаємовимкненням).
При включенні живлення всі тригери мікросхеми DD2 встановлюються в 0, на виходах 1-2-4-8 код 1111, що не відповідає жодній знатиснутими кнопками. Якщо натиснути будь-яку з 10 кнопок SB1 - SB10, на виході мікросхеми DD1 сформується інверсний код кнопки натиснутої (для кнопки SB1 - 1111), цей код надійде на інформаційні входи мікросхеми DD2. Струм через один з резисторів R1 - R10, що відповідає натиснутій кнопці, увімкне транзистор VT1, на його колекторі з'явиться балка. 0 під час натискання кнопки. Напруга на лівій обкладці конденсатора С2 почне зменшуватися і через час.
протягом якого припиниться брязкіт контактів кнопки, досягне порога перемикання елемента DD3.1. На виході елемента DD3.1 з'явиться балка. 1, на виході DD3.2 – лог. 0. Зміна напруги на правій обкладці конденсатора передається на вхід елемента DD3.1, внаслідок чого відбудеться стрибкоподібне перемикання елементів мікросхеми DD3 у протилежний стан (рис. 104). Зміна балка. 0 на виході елемента DD3.3 на балку. 1 призведе до запису інверсного коду з виходів мікросхеми DD1 тригери мікросхеми DD2, на її інверсних виходах з'явиться прямий код натиснутої кнопки.
У момент відпускання кнопки перше розмикання її контактів призведе до появи балка. 1 на нижньому за схемою вході елемента DD3.1, весь ланцюжок елементів мікросхеми DD3 перемикається. На час брязкоту контактів кнопки лог. 1 на верхньому за схемою вході елемента DD3,1 підтримуватиметься за рахунок позитивного зворотного зв'язку через конденсатор С2. На виході мікросхеми DD2 збережеться код натиснутої кнопки. Якщо при натиснутій кнопці натиснути ще одну, вихідний код не зміниться, він буде відповідати першій кнопці. Код не зміниться і під час відпускання кнопок. Якщо натиснути одночасно (з точністю до затримки, що вноситься ланцюгом придушення брязкоту DD3.1, DD3.2) дві або більше кнопок, вихідний код буде відповідати кнопці з великимномером.
У схемі рис. 103 можна використовувати мікросхему (кілька мікросхем) ИВ1, в цьому випадку транзистор VT1 зайвий. Вхідний сигнал на схему придушення брязкоту необхідно буде подати з виходу мікросхеми G ИВ1.