Binarni dekoderi

Dekoder je vrsta kombinacijskog kruga koji dekodira malu bitnu vrijednost u veliku bitnu vrijednost. Obično se koristi u kombinaciji s koderima koji rade upravo suprotno od onoga što radi dekoder, pa ovdje pročitajte o koderima prije nego što nastavite s dekoderima. Opet, baš kao i koderi, postoji i mnogo vrsta dekodera, ali broj izlaznih linija u dekoderu uvijek će biti veći od broja ulaznih linija. U ovom uputstvu naučit ćemo kako dekoder radi i kako ga možemo izraditi za naš projekt.

Osnovni princip dekodera:

Kao što je ranije rečeno, dekoder je samo protudjel kodera. Potreban je određeni broj binarnih vrijednosti kao ulazi i dekodira, a zatim u više redaka pomoću logike. Uzorak dekoder je prikazan dolje koji se u 2 linije su ulazni i pretvara ih u 4 linije.

Još jedno osnovno pravilo kod dekodera je da, ako se broj ulaza smatra n (ovdje n = 2), tada će broj izlaza uvijek biti jednak 2 ⁿ (2 ² = 4), što je u našem slučaju četiri. Dekoder ima 2 ulazne linije i 4 izlazne linije; stoga se ova vrsta dekodera naziva 2: 4 dekoderima. Dvije ulazne iglice nazivaju se I1 i I0, a četiri izlazne iglice od O0 do O3, kao što je gore prikazano.

Također je važno znati da obični dekoder poput ovdje prikazanog ima nedostatak jer nije u stanju razlikovati stanje oba ulaza u nuli (nisu povezani s drugim krugovima) i oba ulaza u niskom (logika 0). Ovaj se nedostatak može riješiti pomoću prioritetnog dekodera, što ćemo naučiti kasnije u ovom članku. Tablica istinitosti običnog dekodera prikazana je u nastavku

Iz tablice istinitosti dekodera možemo napisati logički izraz za svaki izlazni redak, samo slijedimo gdje izlaz dobiva visoku vrijednost i oblikujemo logiku AND na temelju vrijednosti I1 i I0. Vrlo je slična metodi Encoder, ali ovdje koristimo logiku AND umjesto logike OR. Logički izraz za sva četiri retka dan je u nastavku, gdje simbol (.) Predstavlja I logiku, a simbol (') NIJE Logika

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

Sad kad imamo sva četiri izraza, te izraze možemo pretvoriti u kombinirani logički sklop vrata pomoću tipki AND i NOT vrata. Jednostavno koristite AND vrata umjesto (.) I NOT vrata (obrnuta logika) umjesto (') i dobit ćete sljedeći logički dijagram.

Izgradimo shemu kruga dekodera 2: 4 na ploči i provjerimo kako to funkcionira u stvarnom životu. Da bi to funkcioniralo kao hardver, morate koristiti logički IC, poput 7404 za NOT gate i 7408 za AND gate. Dva ulaza I0 i I1 dobivaju se preko tipke, a izlaz se promatra kroz LED svjetla. Jednom kada uspostavite vezu na pločici, izgledalo bi otprilike ovako na donjoj slici

Ploča se napaja vanjskim napajanjem + 5 V, koje zauzvrat napaja integrirani IC putem Vcc (pin 14) i uzemljenja (pin 7) pinova. Ulaz se daje tipkama, kada se pritisne to je logika 1, a kada se ne pritisne daje logiku 0, uzlazni otpor vrijednosti 1k također se dodaje duž ulaznih linija kako bi se spriječilo da pinovi plutaju. Izlazne crte (O0 do O3) daju se kroz ove crvene LED lampice, ako svijetle, to je logika 1, a drugo je logika 0. Kompletan rad ovog dekoderskog kruga prikazan je u videu ispod

Imajte na umu da se tablica istinitosti za svaki ulaz prikazuje u gornjem lijevom kutu, a LED također svijetli na isti uredan način. Slično tome, također možemo stvoriti kombinacijski logički dijagram za sve vrste dekodera i graditi ih na ovakvom hardveru. Također možete pogledati lako dostupne IC-ove dekodera ako vam to odgovara.

Nedostaci standardnih dekodera:

Kao i koder, standardni dekoder također pati od istog problema, ako oba ulaza nisu spojena (logika X), izlaz neće ostati nula. Umjesto toga, dekoder će to smatrati logikom 0, a bit O0 bit će visok.

Prioritetni dekoder:

Dakle, koristimo prioritetni dekoder da bismo prevladali taj problem, ova vrsta dekodera ima dodatni ulazni pin označen kao "E" (Omogući) koji će biti povezan s važećim pinom prioritetnog dekodera. Blok dijagram za prioritet Dekoder je prikazan ispod.

Tablica istinitosti za prioritetni koder također je prikazana u nastavku, ovdje X ne predstavlja vezu, a '1' predstavlja logiku visoku, a '0' predstavlja logiku nisku. Primijetite da je bit za omogućavanje 0 kada nema veze na ulaznim linijama i stoga će izlazni vodovi također ostati nula. Na taj ćemo način moći prevladati gore spomenuti nedostatak.

Kao i uvijek iz tablice istine, možemo pokrenuti logički izraz za izlazne linije O0 do O3. Logički izraz za gornju tablicu istine prikazan je u nastavku. Ako pažljivije pogledate, možete primijetiti da je izraz jednak izrazu normalnog dekodera 2: 4, ali je bit Omogući (E) napravljen za AND s izrazom.

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

Kombinacijski logički dijagram za gornji logički izraz može se izgraditi pomoću nekoliko pretvarača (NE ulaza) i 3 ulaza AND vrata. Dovoljno je zamijeniti simbol (') s pretvaračima, a simbol (.) S vratom AND i dobit ćete sljedeći logički dijagram.

3: 8 dekoderi:

Postoje i neki dekoderi višeg reda kao što su 3: 8 i 4:16 dekoderi koji se češće koriste. Ovi se dekoderi često koriste u IC paketima zbog složenosti sklopa. Također je vrlo često kombiniranje dekodera nižeg reda poput 2: 4 dekodera kako bi se dobio dekoder višeg reda. Na primjer, znamo da dekoder 2: 4 ima 2 ulaza (I0 i I1) i 4 izlaza (O0 do O3), a dekoder 3: 8 ima tri ulaza (I0 do I2) i osam izlaza (O0 do O7). Sljedeće formule možemo koristiti za izračunavanje broja dekodera nižeg reda (2: 4) potrebnog za formiranje dekodera višeg reda poput 3: 8 dekodera.

Potreban broj dekodera nižeg reda = m2 / m1 Gdje, m2 -> broj izlaza za dekoder nižeg reda m1 -> broj izlaza za dekoder višeg reda

U našem slučaju, vrijednost m1 bit će 4, a vrijednost m2 8, pa primjenom ovih vrijednosti u gornjim formulama dobivamo

Potreban broj dekodera 2: 4 za dekoder 3: 8 = 8/4 = 2

Sada znamo da će nam trebati dva dekodera 2: 4 za formiranje dekodera 3: 8, ali kako bi trebalo povezati ova dva za okupljanje. Donji blok dijagram pokazuje upravo to

Kao što vidite, ulazi A0 i A1 povezani su kao paralelni ulazi za oba dekodera, a zatim je omogućen pin Omogući prvog dekodera da djeluje kao A2 (treći ulaz). Invertirani signal A2 daje se na Enable pin drugog dekodera kako bi se dobili izlazi Y0 do Y3. Ovdje se izlazi Y0 do Y3 označavaju kao niže četiri minterme, a izlazi Y4 do Y7 nazivaju se više četiri minterme. Minterme nižeg reda dobivaju se iz drugog dekodera, a minterme višeg reda dobivaju se iz prvog dekodera. Iako je jedan primjetan nedostatak u ovoj vrsti kombinacijskog dizajna taj, dekoder neće imati Enable pin koji ga čini osjetljivim na probleme o kojima smo ranije raspravljali.

4:16 Dekoder:

Slično dekoderu 3: 8, dekoder 4:16 također se može konstruirati kombiniranjem dva dekodera 3: 8. Za dekoder 4: 16 imat ćemo četiri ulaza (A0 do A3) i šesnaest izlaza (Y0 do Y15). Dok ćemo za dekoder 3: 8 imati samo tri ulaza (A0 do A2).

Već smo koristili formule za izračun potrebnog broja dekodera, u ovom slučaju vrijednost m1 bit će 8, jer dekoder 3: 8 ima 8 izlaza, a vrijednost m2 bit će 16, jer dekoder 4:16 ima 16 izlaza, pa primjenom ovih vrijednosti u gornjim formulama dobivamo

Potreban broj dekodera 3: 8 za dekoder 4:16 = 16/8 = 2

Stoga su nam potrebna dva 3: 8 dekodera za izradu 4:16 dekodera, raspored ova dva 3: 8 dekodera također će biti sličan onome koji smo radili ranije. Blok dijagram za povezivanje ova dva 3: 8 dekodera zajedno prikazan je u nastavku.

Ovdje se izlazi Y0 do Y7 smatraju nižim osam mintermi, a izlazi od Y8 do Y16 smatraju se višim osam mintermi. Donje desne minterme izrađuju se izravno pomoću ulaza A0, A1 i A2. Isti signali daju se i na tri ulaza prvog dekodera, ali pin Enable prvog dekodera koristi se kao četvrti ulazni pin (A3). Invertirani signal četvrtog ulaza A3 daje se na omogućni pin drugog dekodera. Prvi dekoder daje veću vrijednost od osam minterma.

Prijave:

Dekoder se obično koristi u kombinaciji s kodorom, pa stoga obojica dijele iste aplikacije. Bez dekodera i enkodera ne bi bilo moguće moderne elektronike poput mobitela i prijenosnih računala. U nastavku je navedeno nekoliko važnih aplikacija dekodera.

• Primjena signala za sekvenciranje
• Primjene vremenskih signala
• Mrežne linije
• Memorijski elementi
• Telefonske mreže