集成電路數據選擇器

1.74LS151集成電路數據選擇器的功能

　　74LS151是一種典型的集成電路數據選擇器，它有3個地址輸入端CBA，可選擇D₀～D₇ ８個數據源，具有兩個互補輸出端，同相輸出端Ｙ和反相輸出端Ｗ。其邏輯圖和引腳圖分別如下所示：

　　功能表為：

輸入 輸出 使能 選擇 Ｙ Ｗ Ｇ Ｃ Ｂ Ａ Ｈ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｌ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｌ Ｌ Ｈ Ｈ Ｌ Ｌ Ｈ Ｈ Ｌ Ｈ Ｌ Ｈ Ｌ Ｈ Ｌ Ｈ Ｌ D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Ｈ

　　由邏輯圖可知，該邏輯電路的基本結構為“與一或一非”形式。輸入使能Ｇ為低電平有效。輸出Ｙ的表達式為: 式中
。M_i為CBA的最小項。例如，當CBA＝010時，根據最小項性質，只有M₂為１，其余各項為０，故得Ｙ＝D₂，即只有D₂傳送到輸出端。
　　上面所討論的是１位數據選擇器，如需要選擇多位數據時，可由幾個１位數據選擇器并聯組成，即將它們的使能端連在一起，相應的選擇輸入端連在一起。２位８選１數據選擇器的連接方法如下圖所示
。當需要進一步擴充位數時，只需相應地增加器件的數目。

　　可以把數據選擇器的使能端作為地址選擇輸入 ，將兩片74LS151連接成一個16選１的數據選擇器，其連接方式如下圖所示。16選16選１的數據選擇器的地址選擇輸入有４為４位，其最高位Ｄ與一個８選１數據選擇器的使能端連接，經過一反相器反相后與零一另一個數據選擇器的使能端連接。低３位地址選擇輸入端CBA由兩片74LS151的地址選擇輸入端相對應連接而成。

2.數據選擇器的應用

　　數據選擇器除實現有選擇的傳送數據外，還有其他用途，下面介紹幾種典型應用。

(1)邏輯函數產生器
　　從74LS151得邏輯圖可以看出，當使能端Ｇ＝０時，Ｙ是Ｃ、Ｂ、Ａ和輸入數據D₀～D₇的與或函數，它的表達式可以寫成

　　式中m_i是Ｃ、Ｂ、Ａ構成的最小項。顯然。當D_i＝１時，其對應的最小項m_i在與或表達式中出現，當D_i＝０時，對應的最小項就不出現。利用這一點，不難實現組合邏輯函數。
　　已知邏輯函數，利用數據選擇器構成函數產生器的過程是，將函數變換成最小項表達式，根據最小項表達式確定各數據輸入端的二元常量。將數據選擇器的地址信號Ｃ、Ｂ、Ａ作為函數的輸入變量，數據輸入D₀～D₇，作為控制信號，控制各最小項在輸出邏輯函數中是否出現，使能端Ｇ始終保持低電平，這樣８選１數據選擇器就成為一個３變量的函數產生器。

　　例1 試用８選１數據選擇器74LS151產生邏輯函數

　　解：把式變換成最小項表達式：

　　顯然D₃、D₅、D₆、D₇，都應該等于１ ，而式中沒有出現的最小項m₀，m₁，m₂，m₄的控制變量D₀、D₁、D₂、D₄都應該等于０，由此可畫出該邏輯函數產生器的邏輯圖：

　　例2 試用與上例相同的８選１數據選擇器產生
　　解：根據表達式列出真值表如下：

　　從表中可以看出，凡使L值為1的那些最小項，其控制變量應該等于１，即D₁、D₂、D₄、D₇等于１（對應XYZ：001、010、100、111），其他控制變量均等于０。由此可得邏輯函數產生器：

　　通過上面兩例可以看出，與用各種邏輯門設計組合邏輯電路相比
，使用數據選擇器的好處是無需對函數化簡。

（2）實現并行數據到串行數據的轉換

　　上圖是實現并／串行轉換的電路框圖和輸出信號時序圖。
　　電路由８選１數據選擇器和１個３位二進制計數器構成。計數器的作用是累計時鐘脈沖的個數，當時鐘脈沖CP一個接一個送入時，計數器的輸出端Q₂Q₁Q₀從000→001→010→…→111依次變化。由于Q₂Q₁Q₀與選擇器的地址輸入端Ｃ、Ｂ、Ａ相連，因此Ｃ、Ｂ、Ａ就隨時鐘脈沖的逐個輸入從000到111變化，選擇器的輸出Ｙ隨之接通D₀、D₁、D₂
、…D_n。當選擇器的數據輸入端D₀～D₇與一個并行８位數01001101相連時，輸出端得到的就是一串隨時鐘節拍變化的數據０－１－０－０
－１－１－０－１，這種數稱為串行數據。為了簡單起見，圖中時序圖的時鐘脈沖CP畫成了尖窄脈沖。