Dvejetainiai dekoderiai

Dekoderis yra kombinuotos grandinės tipas, kuris dekoduoja mažų bitų vertę į didelių bitų vertę. Paprastai jis naudojamas kartu su kodavimo įrenginiais, kurie veikia visiškai priešingai nei dekoderis, todėl prieš tęsdami „Decoders“, skaitykite čia apie „Encoders“. Kaip ir „Encoders“, taip pat yra daugybė dekoderių tipų, tačiau išvesties linijų skaičius dekoderyje visada bus didesnis nei įvesties linijų skaičius. Iš šio vadovėlio sužinosime, kaip veikia dekoderis ir kaip jį sukurti savo projektui.

Pagrindinis dekoderio principas:

Kaip sakyta anksčiau, dekoderis yra tik priešinė „Encoder“ dalis. Tam reikia tam tikro skaičiaus dvejetainių reikšmių kaip įvesties ir, naudojant logiką, dekoduojama į daugiau eilučių. Žemiau parodytas dekoderio pavyzdys, kuris kaip įvestį ima 2 eilutes ir paverčia jas 4 eilutėmis.

Kita „Dekoderių“ taisyklė yra ta, kad jei įvesties skaičius laikomas n (čia n = 2), tada išvesties skaičius visada bus lygus 2 ⁿ (2 ² = 4), o tai mūsų atveju yra keturi. Dekoderis turi 2 įvesties linijas ir 4 išvesties linijas; todėl šis dekoderio tipas vadinamas 2: 4 dekoderiais. Du įvesties kaiščiai pavadinti I1 ir I0, o keturi išvesties kaiščiai pavadinti nuo O0 iki O3, kaip parodyta aukščiau.

Taip pat svarbu žinoti, kad paprastas dekoderis, panašus į čia pateiktą, turi trūkumų, nes jis negali atskirti abiejų įėjimų nulinės būklės (neprijungtų prie kitų grandinių) ir žemų įėjimų (logika 0). Šį trūkumą galima išspręsti naudojant prioritetinį dekoderį, kurį sužinosime vėliau šiame straipsnyje. Žemiau parodyta paprasto dekoderio tiesos lentelė

Iš dekoderio tiesos lentelės galime užrašyti Būlio išraišką kiekvienai išvesties linijai, tiesiog sekite, kur išvestis tampa aukšta, ir formuokite AND logiką, pagrįstą I1 ir I0 reikšmėmis. Tai labai panašu į „Encoder“ metodą, tačiau čia mes naudojame „OR“ logiką, o ne „OR“ logiką. Visų keturių eilučių loginė išraiška pateikiama žemiau, kur simbolis (.) Reiškia logiką IR simbolis (') reiškia logiką

O ₀ = I ₁ '. I ₀ ' O ₁ = I ₁ '. I ₀ O ₂ = I ₁.I ₀ ' O ₃ = I ₁.I ₀

Dabar, kai turime visas keturias išraiškas, galime šias išraiškas paversti kombinuotosios logikos vartų grandine, naudodami vartus AND NOT ir NOT vartus. Paprasčiausiai naudokite AND vartus vietoje (.) Ir NOT vartus (apversta logika) vietoje (') ir gausite šią loginę diagramą.

Sukurkime 2: 4 dekoderio schemą ant duonos lentos ir patikrinkime, kaip ji veikia realiame gyvenime. Kad jis veiktų kaip aparatinė įranga, turite naudoti loginių vartų IC, pvz., 7404 NOT gate ir 7408 AND gate. Du įėjimai I0 ir I1 tiekiami per mygtuką ir išvestis stebima per LED lemputes. Kai atliksite ryšį ant duonos lentos, tai atrodys maždaug taip, kaip parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje

Plokštę maitina išorinis + 5 V maitinimas, kuris savo ruožtu maitina „Gate IC“, nors Vcc (14 kaištis) ir žemės (7 kaištis) kaiščiai. Įvestis pateikiama mygtukais, kai paspaudus logika yra 1, o nespaudus - logika 0, palei įvesties linijas taip pat pridedamas 1k vertės traukimo rezistorius, kad smeigtukai neplauktų. Išvesties linijos (nuo O0 iki O3) pateikiamos per šias raudonas šviesos diodų lemputes, jei jos šviečia, tai logika 1 kita logika 0. Pilnas šios dekoderio grandinės veikimas parodytas toliau pateiktame vaizdo įraše.

Atkreipkite dėmesį, kad kiekvieno įvesties tiesų lentelė rodoma viršutiniame kairiajame kampe, o šviesos diodas taip pat šviečia taip pat tvarkingai. Panašiai mes taip pat galime sukurti kombinuotą loginę schemą visų tipų dekoderiams ir sukurti juos ant tokios aparatūros. Taip pat galite pasidomėti lengvai prieinamais dekoderio IC, jei jūsų projektas tam tinka.

Standartinių dekoderių trūkumai:

Kaip ir kodavimo įrenginys, standartinis dekoderis taip pat kenčia nuo tos pačios problemos, jei abu įėjimai nėra prijungti (logika X), išėjimas neliks lygus nuliui. Vietoj to, dekoderis tai laikys logika 0, o bitas O0 bus aukštas.

Prioritetinis dekoderis:

Taigi, norėdami įveikti šią problemą, naudojame prioritetinį dekoderį, šio tipo dekoderis turi papildomą įvesties kaištį, pažymėtą „E“ (įjungti), kuris bus sujungtas su galiojančiu prioritetinio dekoderio kaiščiu. Blokinė schema dėl prioriteto dekoderis yra parodyta žemiau.

Tiesa lentelė prioritetinio Encoder taip pat parodyta žemiau, čia X žymi jokio ryšio ir "1" reiškia logikos didelis ir "0" reiškia logikos maža. Atkreipkite dėmesį, kad įgalinimo bitas yra 0, kai įvesties linijose nėra ryšio, todėl išvesties linijos taip pat liks nulinės. Tokiu būdu galėsime įveikti minėtą trūkumą.

Kaip visada iš tiesos lentelės, galime išvesties linijų O0 – O3 loginę išraišką. Aukščiau pateiktos tiesos lentelės Bulio išraiška parodyta žemiau. Atidžiau įsižiūrėję, galite pastebėti, kad išraiška yra tokia pati kaip įprasto 2: 4 dekoderio, tačiau „Enable“ bitas (E) buvo padarytas IR su išraiška.

O ₀ = EI ₁ '. I ₀ ' O ₁ = EI ₁ '. I ₀ O ₂ = EI ₁.I ₀ ' O ₃ = EI ₁.I ₀

Kombinuotą loginę pirmiau minėtos loginės schemos schemą galima sukurti naudojant keletą inverterių (NE vartų) ir 3 įvesties IR vartus. Tiesiog pakeiskite simbolį (') keitikliais, o (.) Simbolį - AND vartais ir gausite šią logikos schemą.

3: 8 dekoderiai:

Taip pat yra keletas aukštesnio lygio dekoderių, tokių kaip 3: 8 dekoderis ir 4:16 dekoderis, kurie yra dažniausiai naudojami. Šie dekoderiai dažnai naudojami IC paketuose, atsižvelgiant į grandinės sudėtingumą. Taip pat labai dažnai derinami žemesnės eilės dekoderiai, pavyzdžiui, dekoderiai 2: 4, kad būtų suformuotas aukštesnės eilės dekoderis. Pavyzdžiui, mes žinome, kad 2: 4 dekoderis turi 2 įėjimus (I0 ir I1) ir 4 išėjimus (nuo O0 iki O3), o 3: 8 dekoderis turi tris įvestis (nuo I0 iki I2) ir aštuonis išėjimus (nuo O0 iki O7). Mes galime naudoti šias formules, kad apskaičiuotume žemesnės eilės dekoderių (2: 4) skaičių, reikalingą aukštesnio laipsnio dekoderiui, pvz., 3: 8 dekoderiui, suformuoti.

Reikalingas žemesnės eilės dekoderio skaičius = m2 / m1 Kur, m2 -> išėjimų skaičius žemesnės eilės dekoderiui m1 -> išėjimų skaičius aukštesnės eilės dekoderiui

Mūsų atveju m1 reikšmė bus 4, o m2 vertė - 8, todėl pritaikydami šias reikšmes aukščiau pateiktose formulėse

Reikalingas skaičius 2: 4 dekoderis 3: 8 dekoderiui = 8/4 = 2

Dabar mes žinome, kad mums reikės dviejų 2: 4 dekoderio, kad suformuotume 3: 8 dekoderį, bet kaip šie du turėtų būti sujungti, kad susirinktų. Žemiau pateikta blokinė schema rodo būtent tai

Kaip matote, įėjimai A0 ir A1 yra prijungti kaip lygiagretūs įėjimai abiem dekoderiams, o tada pirmojo dekoderio įjungimo kaištis priverčiamas veikti kaip A2 (trečiasis įėjimas). Apverstas A2 signalas perduodamas įjungti antrojo dekoderio kaištį, norint gauti išėjimus nuo Y0 iki Y3. Čia išėjimai nuo Y0 iki Y3 vadinami žemesniais keturiais minterminais, o išėjimai Y4 - Y7 - kaip keturi aukštesni mintermetai. Žemesnės eilės minterms gaunami iš antrojo dekoderio, o aukštesnio laipsnio - iš pirmojo dekoderio. Nors vienas pastebimas šio tipo kombinuoto dizaino trūkumas yra tas, kad dekoderis neturės įgalinimo kaiščio, dėl kurio jis bus jautrus anksčiau aptartoms problemoms.

4:16 Dekoderis:

Panašus į 3: 8 Dekoderis 04:16 Decoder taip pat gali būti nustatoma sujungiant du 3: 8 dekoderis. 4: 16 dekoderiui turėsime keturis įėjimus (nuo A0 iki A3) ir šešiolika išėjimų (nuo Y0 iki Y15). 3: 8 dekoderiui turėsime tik tris įvestis (nuo A0 iki A2).

Mes jau naudojome formules norimam dekoderio skaičiui apskaičiuoti, šiuo atveju m1 reikšmė bus 8, nes 3: 8 dekoderis turi 8 išėjimus, o m2 vertė bus 16, nes 4:16 dekoderis turi 16 išėjimų, taigi pritaikydami šias reikšmes aukščiau pateiktose formulėse, gauname

Reikalingas skaičius 3: 8 dekoderis 4:16 dekoderiui = 16/8 = 2

Todėl norint sukurti 4:16 dekoderį reikia dviejų dekoderių 3: 8, šių dviejų 3: 8 dekoderių išdėstymas taip pat bus panašus į tą, kurį darėme anksčiau. Žemiau parodyta šių dviejų 3: 8 dekoderio sujungimo blokinė schema.

Čia išėjimai nuo Y0 iki Y7 laikomi aštuoniais žemesniais, o iš Y8 iki Y16 - didesniais aštuoniais. Dešiniosios apatinės mintermermos yra tiesiogiai sukurtos naudojant įėjimus A0, A1 ir A2. Tie patys signalai taip pat gaunami trims pirmojo dekoderio įėjimams, tačiau pirmojo dekoderio įjungimo kaištis naudojamas kaip ketvirtasis įvesties kaištis (A3). Apverstas ketvirtosios įvesties A3 signalas perduodamas antrojo dekoderio įjungimo kaiščiui. Pirmasis dekoderis pateikia didesnę aštuonių minterms reikšmę.

Programos:

Dekoderis paprastai naudojamas kartu su koduotoju, todėl jie abu naudoja tas pačias programas. Be dekoderių ir kodavimo įrenginių nebūtų įmanoma įdiegti šiuolaikinės elektronikos, tokios kaip mobilusis telefonas ir nešiojamieji kompiuteriai. Toliau išvardytos kelios svarbios dekoderių programos.

• Sekos signalo taikymas
• Laiko signalo programos
• Tinklo linijos
• Atminties elementai
• Telefoniniai tinklai