第10讲 数据选择器

Y = A1 A0 D0 + A1 A0 D1 + A1 A0 D2 + A1 A0 D3
并由表达式可画出其逻辑图(图略 。 并由表达式可画出其逻辑图 图略)。 图略
D0 数 据 D1 输 入 D2 D3 数 据 Y 输 出
A1
A0
图4.5.2 4 选1数据选择器的功能图 数据选择器的功能图
表4.5.1
D0
&
D1
&
≥1 D2 &
Y
D3
&
1 A0
1 A1
1 S(E)
图4.5.3 4选1数据选择器的逻辑图 选 数据选择器的逻辑图
含选通功能的4选 真值表 表4.5.2 含选通功能的 选1真值表
D0 D1 D2 D3 数 据 选 择 器 D 数 据 分 配 器
Y0 Y1 Y2 Y3
A1 A0
图4.5.4 4路传送 路传送
例如， 选 数据选择器的逻辑功能示意图 例如，4选1数据选择器的逻辑功能示意图 如图4.5.2所示。图中，A1,A0是地址输入端。此 所示。 是地址输入端。 如图 所示 图中， 电路应具有选择功能： 当 A1A0=00时 ， 选择输 电路应具有选择功能 ： 时 入端D 的数据输出， 分别为01、 入端 0的数据输出，即Y=D0。当A1A0分别为 、 10、11时，Y分别为 1,D2,D3。根据此设计思想， 分别为D 根据此设计思想， 、 时 分别为 可以列出满足电路逻辑功能的真值表(简称功 可以列出满足电路逻辑功能的真值表 简称功 能表)，如表4.5.1所示。 所示。 能表 ，如表 所示 由功能表可得输出Y的函数表达式为 由功能表可得输出 的函数表达式为
例4.5.1 要求产生逻辑函数 F = ABC + ABC + AB 。 解：先求出F的最小项表达式为 先求出 的最小项表达式为
F = ABC + ABC + AB = ABC + ABC + ABC + ABC = m3 + m5 + m6 + m7
方法一： 方法一： 因为函数有A、 、 三个逻辑变量 故选用1位 选 三个逻辑变量， 因为函数有 、B、C三个逻辑变量，故选用 位8选 1数据选择器。 数据选择器。 数据选择器
式中， 是地址变量的最小项。 式中，mi是地址变量的最小项。而miDi仅比 逻辑函数的最小项多了一个因子D 逻辑函数的最小项多了一个因子 i，故只要令地 址变量为逻辑变量， 址变量为逻辑变量，并设法令与函数所含的最小 项相对应的D ， 项相对应的 i=1，与函数未含的最小项相对应的 Di=0，就可用 来产生逻辑函数了。 ，就可用MUX来产生逻辑函数了。 来产生逻辑函数了
例4.5.2 用4选1数据选择器实现函数 选 数据选择器实现函数
F = ABC + ABC + ABC + ABC + ABC + ABC
选逻辑变量A、 为地址变量 为地址变量A 解 ：(1)选逻辑变量 、 B为地址变量 1, A0 ，逻辑 选逻辑变量 将在数据输入端D 中反映。 变量 C 将在数据输入端 i中反映。 ① 用代数法解： 用代数法解： 的表达式。式中， 先写出 F = ∑ mi C 的表达式。式中，mi为逻辑变
电路“有选择功能” ②当 S = 0 时，电路“有选择功能”，输出与地址 码相对应的某路数据。 码相对应的某路数据。 由于此电路随输入地址A 的不同取值，选择D 由于此电路随输入地址 1A0的不同取值，选择 0~D3 4路数据中的 路进行传输 ， 所以称 选 1数据选择器， 又 路数据中的1路进行传输 所以称4选 数据选择器 数据选择器， 路数据中的 路进行传输， 因为只传送1位数据，故又称 位数据选择器 位数据选择器。 因为只传送 位数据，故又称1位数据选择器。 位数据 由上述功能分析可知， 由上述功能分析可知 ， 利用数据选择器和数据分配 可以实现在一个数据通道中传送多路数据。例如， 器 ， 可以实现在一个数据通道中传送多路数据 。 例如 ， 就是在相同的地址线控制下， 路传送的。 图4.5.4就是在相同的地址线控制下，实现 路传送的。这 就是在相同的地址线控制下 实现4路传送的 种方法在数字技术中经常会用到。 种方法在数字技术中经常会用到。
(2) 地址变量数n小于逻辑变量数 的函数产 地址变量数 小于逻辑变量数m的函数产 小于逻辑变量数 生器。要用n个地址变量来反映 个地址变量来反映m个变量函数的最 生器。要用 个地址变量来反映 个变量函数的最 小项，则必定会在函数的最小项中缺少(m-n)个因 小项，则必定会在函数的最小项中缺少 个因 但由式4.5.1可知， 只要设法让 i作所缺的因 可知， 子 ， 但由式 可知 只要设法让D 就可用此MUX来产生逻辑函数了。当然，从 来产生逻辑函数了。 子，就可用此 来产生逻辑函数了 当然， N中选出的 个变量不同时 ， MUX输入端的连接 中选出的n个变量不同时 中选出的 个变量不同时， 输入端的连接 方式也会不同。下面通过例题来说明。 方式也会不同。下面通过例题来说明。
i =0 3
的最小项。 量A、B的最小项。 、 的最小项
F = ABC + ABC + ABC + ABC + ABC + ABC = ABC + AB(C + C ) + ABC + AB (C + C ) = AB C + AB 1 + AB C + AB 1
再与4选 表达式 再与 选1表达式
2)集成数据选择器 集成数据选择器 集成数据选择器的种类很多，常见的有： 集成数据选择器的种类很多，常见的有： 1位数据选择器 从 “ 1组” 输入数据中选择 路进行 位数据选择器——从 位数据选择器 组 输入数据中选择1路进行 传输。例如： 选 如 传输 。 例如 ： 8选1(如CT54LS151)、16选1(CT54LS150)等。 、 选 等 N位数据选择器 从“N组”输入数据中“各选”1路 位数据选择器——从 位数据选择器 组 输入数据中“各选” 路 进 行 传 输 。 例 如 ： 2 位 ( 双 位 )4 选 1 数 据 选 择 器 ( 如 CT54LS153)，表示从 组4路输入数据中各选择 路数据进 ，表示从2组 路输入数据中各选择 路输入数据中各选择1路数据进 行传输； 位 选 数据选择器 数据选择器(如 行传输；4位2选1数据选择器 如CT54LS157)，表示从 组2 ，表示从4组 路输入数据中各选择1路数据进行传输；等等。 路输入数据中各选择 路数据进行传输；等等。 路数据进行传输
Y = ∑ mi Di
i =0
2n −1
(4.5.1)
16
15
14
13
12
11
10
9
V CC 2S(2E) A 0 2D3 2D2 2D1 2D0 CT54LS153 1S(1E) A 1 1D3 1D2 1D1 1D0 1Y
2Y
GND
1
2
3
4
5
6
7
8
图4.5.5 2位4选1CT54LS153的引脚图 位 选 的引脚图
2.集成数据选择器的应用 集成数据选择器的应用 1) 用数据选择器作逻辑函数产生器 如果将MUX中的地址变量作为逻辑变量， 则地址 中的地址变量作为逻辑变量， 如果将 中的地址变量作为逻辑变量 变量就能反映出逻辑函数的最小项，这样就可用MUX 变量就能反映出逻辑函数的最小项，这样就可用 来产生逻辑函数。 来产生逻辑函数。 (1)地址变量数等于逻辑变量数的函数产生器。 地址变量数等于逻辑变量数的函数产生器。 地址变量数等于逻辑变量数的函数产生器 因为MUX的输出表达式为 的输出表达式为 因为
表4.5.3 例4.5.1的真值表 的真值表
F=ABC+ABC+AB
A B C
A2 A1 A0 D0 D1 D2 CT54LS151 D3 D4 D5 D6 D7 S
"1"
图4.5.6 例4.5.1的逻辑图 的逻辑图
方法二： 方法二： 上述函数也可用2个地址变量的 选 上述函数也可用 个地址变量的4选 1MUX 个地址变量的 来产生，方法见例 来产生，方法见例4.5.2。 。 此函数曾在4.3.2节的例 节的例4.3.2中 ， 用 3线 —8 此函数曾在 节的例 中 线 线译码器产生过， 线译码器产生过，可见中规模集成电路应用的 灵活性。 灵活性。
1) 4选1数据选择器 选 数据选择器 (1) 基本设计思想。 基本设计思想。 4选1数据选择器的基本设计思想是将 MUX等效为一个单刀多掷开关 ， 并通过开关 等效为一个单刀多掷开关， 等效为一个单刀多掷开关 的转换，将多路数据的输入有选择地传输出去。 的转换，将多路数据的输入有选择地传输出去。
Y0 数 据 D 输 入 Y1 Y2 Y3 数 据 输 出
A1
A0
图4.5.1 4路数据分配器的功能图 路数据分配器的功能图
4.5.2 数据选择器(Multiplexer) 数据选择器 1.数据选择器 数据选择器 从多路数据中选择某一路数据输出的逻辑电 路称为“ 数据选择器” 简称MUX， 或称 “ 多 路称为 “ 数据选择器 ” ， 简称 ， 或称“ 路调制器” 、 “ 多路开关” 。 同样， MUX也相 路调制器 ” 多路开关 ” 同样 ， 也相 当于一个单刀多掷开关， 当于一个单刀多掷开关，但其逻辑功能正好与数 据分配器相反。常用的MUX有2选1、4选1、8选 据分配器相反。常用的 有 选 、 选 、 选 1、 16选 1等 。 如对 、 选 等 如对MUX的功能进行扩展 ， 还可 的功能进行扩展， 的功能进行扩展 得到32选 、 选 等选择器 下面以4选 为例 等选择器。 为例， 得到 选1、64选1等选择器。下面以 选1为例， 来说明MUX的功能。 的功能。 来说明 的功能
输入端 S )，目的是为了扩展电路的功能。 ，目的是为了扩展电路的功能。 根据逻辑图可写出含选通功能的逻辑表达式： 根据逻辑图可写出含选通功能的逻辑表达式：
Y = S ( A1 A0 D0 + A1 A0 D1 + A1 A0 D2 + A1 A0 D3 )
由表达式列真值表如表4.5.2所示。 所示。 由表达式列真值表如表 所示 由表达式或真值表可知： 由表达式或真值表可知： ①当 S = 1 时，电路“无选择功能”，输出Y=0。 电路“无选择功能” 输出 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数字电子技术基础
第 10 讲 主讲 孙霞 安徽理工大学电气工程系
4.5 数据分配器与数据选择器
4.5.1 数据分配器 数据分配器(Demultiplexer) 将一路数据分配到多路单元中去的逻辑电路 称为“ 数据分配器” 或称“ 多路解调器” 称为 “ 数据分配器 ” ， 或称 “ 多路解调器 ” 、 多路器” “多路器 ”。数据分配器相当于一个单刀多掷开 路数据分配器为例， 关 。 以 4路数据分配器为例 ， 其逻辑功能示意图 路数据分配器为例 如图4.5.1所示 。 图中 1,A0 是地址输入端 ， 它可 所示。 图中,A 是地址输入端， 如图 所示 以随输入地址A1A0 的不同取值， 将数据D分配到 以随输入地址 的不同取值 ， 将数据 分配到 Y0~Y3 4个通道中的一个通道输出。 个通道中的一个通道输出。 个通道中的一个通道输出
如果令8选 的地址变量为逻辑变量， 如果令 选 1MUX的地址变量为逻辑变量 ， 的地址变量为逻辑变量 则可列出F和 的真值表如表 即 A2A1A0=ABC,则可列出 和 Y的真值表如表 则可列出 4.5.3所示。 所示。 所示 由真值表可知： 由真值表可知：只要令 D3=D5=D6=D7=1 D0=D1=D2=D4=0 就可用8选 来产生上述函数了， 就可用 选 1MUX来产生上述函数了 ， 其 来产生上述函数了 逻辑图如图4.5.6所示。 所示。 逻辑图如图 所示
Y = A1 A0 D0 + A1 A0 D1 + A1 A0 D2 + A1 A0 D3
作比较，可知： 作比较，可知：只要令 D0=D2=C D1=D3=1
4 选1功能表 功能表
(2) 4选1数据选择器。 数据选择器。 选 数据选择器 4选 1数据选择器的逻辑图如图 选 数据选择器的逻辑图如图 数据选择器的逻辑图如图4.5.3所示 。 它与图 所示。 所示 4.5.2的不同处是增加了一个选通输入端 的不同处是增加了一个选通输入端 或称使能 S (或称使能