- LABORATORIUM ELEKTRONIKI ANALOGOWEJ I CYFROWEJ -

BADANIE MULTIPLEKSERÓW I DEMULTIPLEKSERÓW

I. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest poznanie zasady działania oraz właściwości układów multiplekserów i demultiplekserów oraz nabycie umiejętności analizowania ich pracy, a także wykorzystywania w układach cyfrowych.

Ćwiczenie przeprowadzone jest z użyciem programu symulacyjnego Electronics Workbench 4.0D.

II. ZAKRES MATERIAŁU OBOWIĄZUJĄCY UCZNIA

• pojęcia: multipleksera, demultipleksera, układu komutacyjnego;

• zasada działania układów multiplekserów i demultiplekserów;

• zastosowania układów multiplekserów i demultiplekserów;

• znajomość podstawowych kodów cyfrowych (binarny, BCD, heksadecymalny) oraz zasad konwersji pomiędzy nimi;

• znajomość funktorów (bramek) logicznych: NOT, OR, NOR, AND, NAND, EX-OR, EX-NOR i ich tablic prawdy;

• zasady realizacji funkcji logicznych przy użyciu multi- i demultiplekserów;

III. WYKAZ APARATURY

• zadajniki stanów logicznych;

• analizatory stanów logicznych;

• zasilacz stabilizowany +5V;

• generator (źródło) sygnału prostokątnego w standardzie TTL;

IV. PRZEBIEG ĆWICZENIA

1. Określenie tablicy prawdy multipleksera `151

Doprowadzając do wejść adresowych, wejść danych i wejścia strobującego różne kombinacje stanów L i H określić działanie układu, zapisując wyniki obserwacji w tablicy o strukturze jak poniżej.

Tablica prawdy (działania) multipleksera `151

Adres dziesiętnie	Wejścia												Wyjścia
		adresowe			strob.	danych
		C	B	A		D0	D1	D2	D3	D4	D5	D6	D7	Y	W
0				L	L	-	-	-	-	-	-	-
1				L	-	L	-	-	-	-	-	-
2				L	-	-	L	-	-	-	-	-
3				L	-	-	-	L	-	-	-	-
4				L	-	-	-	-	L	-	-	-
5				L	-	-	-	-	-	L	-	-
6				L	-	-	-	-	-	-	L	-
7				L	-	-	-	-	-	-	-	L
0				L	H	-	-	-	-	-	-	-
1				L	-	H	-	-	-	-	-	-
2				L	-	-	H	-	-	-	-	-
3				L	-	-	-	H	-	-	-	-
4				L	-	-	-	-	H	-	-	-
5				L	-	-	-	-	-	H	-	-
6				L	-	-	-	-	-	-	H	-
7				L	-	-	-	-	-	-	-	H
0				H	L	-	-	-	-	-	-	-
1				H	H	-	-	-	-	-	-	-
-	-	-	-	H	L	-	-	-	-	-	-	-
-	-	-	-	H	H	-	-	-	-	-	-	-

Multiplekser `151 ma dwa wyjścia, z których jedno jest zanegowane. We wnioskach z ćwiczenia należy na podstawie badań określić, które z nich jest proste, a które zanegowane. Należy także opisać zachowanie się układu przy wejściu strobującym w stanie L i w stanie H.

2. Określenie tablicy działania demultipleksera `154

Doprowadzając do wejść adresowych, wejścia danych i wejścia strobującego różne kombinacje stanów L i H określić działanie układu, zapisując wyniki obserwacji w tablicy o strukturze jak poniżej.

Tablica działania demultipleksera `154

Adres dziesiętnie	Wejścia						Wyjścia
		adresowe				strob.
		D	C	B	A			0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
0					L	L
1					L	L
2					L	L
3					L	L
4					L	L
5					L	L
6					L	L
7					L	L
8					L	L
9					L	L
10					L	L
11					L	L
12					L	L
13					L	L
14					L	L
15					L	L
-	-	-	-	-	L	H
-	-	-	-	-	H	L
-	-	-	-	-	H	H

3. Łączenie multiplekserów

• Zaprojektować, korzystając z dwóch jednakowych multiplekserów `151, multiplekser o zwiększonej (dwukrotnie) liczbie wejść informacyjnych. Układ połączyć i sprawdzić poprawność jego działania, określając dla niego tablicę prawdy analogiczną do tej opisującej układ `151 (punkt 1).

• Zmodyfikować badany układ w taki sposób, aby mieć do dyspozycji wejście strobujące. Sprawdzić działanie tak zbudowanego układu, określając jego tablicę prawdy.

4. Łączenie demultiplekserów

• Zaprojektować, korzystając z dwóch jednakowych demultiplekserów `154, demultiplekser o zwiększonej (dwukrotnie) liczbie wyjść informacyjnych. Układ połączyć i sprawdzić poprawność jego działania, określając dla niego tablicę prawdy analogiczną do tej opisującej układ `154 (punkt 2).

• Zmodyfikować badany układ w taki sposób, aby mieć do dyspozycji wejście strobujące. Sprawdzić działanie tak zbudowanego układu, określając jego tablicę prawdy.

5. Realizacja funkcji przełączającej przy użyciu multipleksera

Wykorzystując układ multipleksera `151 narysować, połączyć i uruchomić układ kombinacyjny opisany funkcją podaną w jednym z poniższych zestawów (wyboru zestawu dokona nauczyciel). Pamiętać należy, że funkcję o n zmiennych realizujemy używając multipleksera o n-1 wejściach adresowych.

• zestaw 1

f(d,c,b,a)=Σ[1,4,5,9,10,11,12,13]

• zestaw 2

f(d,c,b,a)=Σ[2,3,7,8,9,10,13,14]

• zestaw 3

f(d,c,b,a)=Σ[0,2,3,6,7,8,12,14]

• zestaw 4

f(d,c,b,a)=Σ[0,1,3,4,10,11,12,13,14]

6. Realizacja układu kombinacyjnego wielowyjściowego przy użyciu demultipleksera

Wykorzystując układ demultipleksera `154 narysować, połączyć i uruchomić układ kombinacyjny wielowyjściowy opisany zbiorem funkcji podanych w jednym z poniższych zestawów (wyboru zestawu dokona nauczyciel). Pamiętać należy, że każdą funkcję realizujemy używając tego samego demultipleksera i dodatkowo bramek NAND lub AND w zależności od tego, czy przyjęliśmy do realizacji danej funkcji jej jedynki czy zera. Jedynki wybieramy zaś wówczas, gdy jest ich mniej niż zer i odwrotnie zera wybieramy wówczas, gdy jest ich mniej niż jedynek.

• zestaw 1

y1=f(d,c,b,a)=Σ[1,2,4,5,9,10,11,12,13,(0,7,14,15)]

y2=f(d,c,b,a)=Σ[2,7,9,13,(1,5,12,14)]

y3=f(d,c,b,a)=Π[3,6,8,12,14,(0,9,13)]

y4=f(d,c,b,a)=Π[0,2,3,6,7,8,12,14,(1,10,11,15)]

• zestaw 2

y1=f(d,c,b,a)=Σ[1,2,3,5,7,8,9,10,11,12,13,(0,14,15)]

y2=f(d,c,b,a)=Σ[7,9,13,(1,5,12,14)]

y3=f(d,c,b,a)=Π[1,3,6,7,8,10,12,14,(0,9,13)]

y4=f(d,c,b,a)=Π[0,2,3,7,8,12,14,(1,10,15)]

• zestaw 3

y1=f(d,c,b,a)=Σ[1,2,4,9,10,11,13,(7,14,15)]

y2=f(d,c,b,a)=Π[1,2,3,4,6,8,12,14,(0,9,13)]

y3=f(d,c,b,a)=Π[0,2,3,6,7,8,12,14,(1,10,11,15)]

• zestaw 4

y1=f(d,c,b,a)=Σ[1,2,4,5,9,10,11,13,(0,7,14,)]

y2=f(d,c,b,a)=Σ[0,2,6,7,9,13,(1,5,12,14)]

y3=f(d,c,b,a)=Π[1,3,6,8,12,14,(0,9,13)]

y4=f(d,c,b,a)=Π[0,2,3,6,7,8,12,14,(1,10,15)]

y5=f(d,c,b,a)=Π[0,2,4,6,8,12,14,(1,7,9,13)]

V. OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW

1. W oparciu o wyznaczone tablice działania badanych układów multipleksera i demultipleksera przedstawić charakterystykę tych układów.

2. Przedstawić projekty multipleksera (demultipleksera) o podwojonej liczbie wejść (wyjść) wraz z tablicami ich działania dla przypadków z brakiem wejścia strobującego i z wejściem strobującym.

3. Realizacje wybranych przez nauczyciela układów kombinacyjnych opisanych funkcjami przełączającymi. Poszczególne etapy projektów układów również powinny znaleźć się w sprawozdaniu z ćwiczenia.

4. Własne wnioski, spostrzeżenia i przemyślenia

VI. PRZYKŁADOWE PYTANIA I ZADANIA

1. Wyjaśnij pojęcia: multiplekser i demultiplekser.

2. Wykaż, że układy multiplekserów i demultiplekserów należą do grupy tzw. układów komutacyjnych.

3. Scharakteryzuj wybrany układ multipleksera scalonego.

4. Omów zasadę działania multipleksera.

5. Scharakteryzuj wybrany układ demultipleksera scalonego.

6. Omów zasadę działania demultipleksera.

7. Wymień i scharakteryzuj najważniejsze parametry multipleksera scalonego.

8. Zaproponuj trzy zastosowania układów multiplekserów i demultiplekserów.

9. Wykaż, że para multiplekser-demultiplekser, może służyć do budowy prostego układu transmisji danych na małe odległości.

10. Scharakteryzuj skale integracji stosowane we współczesnej technice cyfrowej.

1

ZESPÓŁ SZKÓŁ PONADGIMNAZJALNYCH NR 3

im. gen. prof. Sylwestra KALISKIEGO

w ZAMOŚCIU

PRACOWNIA ELEKTRONICZNA

---