- Osnovni princip dekodirnika:
- Slabosti standardnih dekodirnikov:
- Prednostni dekoder:
- 3: 8 dekodirniki:
- 4:16 Dekodirnik:
- Aplikacije:
Dekoder je vrsta kombinacijskega vezja, ki dekodira majhno bitno vrednost v veliko bitno vrednost. Običajno se uporablja v kombinaciji z kodirniki, ki delajo ravno nasprotno od dekodirnikov, zato preberite tukaj o dajalnikih, preden nadaljujete z dekodirniki. Tako kot kodirniki obstaja tudi veliko vrst dekoderjev, vendar bo število izhodnih vrstic v dekoderju vedno večje od števila vhodnih vrstic. V tej vadnici bomo izvedeli, kako deluje dekoder in kako ga lahko sestavimo za svoj projekt.
Osnovni princip dekodirnika:
Kot smo že povedali, je dekoder le nasprotni del dajalnika. Kot vhodi in dekodiranja vzame določeno število binarnih vrednosti in nato z uporabo logike v več vrstic. Spodaj je prikazan vzorčni dekodirnik, ki za vhod sprejme dve vrstici in jih pretvori v 4 vrstice.
Drugo pravilo pri dekodirnikih je, da če je število vhodov obravnavano kot n (tukaj n = 2), bo število izhodov vedno enako 2 n (2 2 = 4), kar je v našem primeru štiri. Dekoder ima 2 vhodni in 4 izhodne črte; zato se ta vrsta dekodirnikov imenuje 2: 4 dekoderji. Dva vhodna zatiča sta poimenovana kot I1 in I0, štirje izhodni zatiči pa od O0 do O3, kot je prikazano zgoraj.
Pomembno je tudi vedeti, da ima navadni dekoder, kot je prikazan tukaj, pomanjkljivost, ker ne more razlikovati med stanjem obeh vhodov nič (ni povezan z drugimi vezji) in obema vhodoma nizko (logika 0). To pomanjkljivost je mogoče rešiti s prednostnim dekodirnikom, ki ga bomo spoznali kasneje v tem članku. Tabela resnic navadnega dekodirnika je prikazana spodaj
Iz tabele resničnosti dekoderja lahko za vsako izhodno vrstico napišemo logični izraz, sledimo le temu, kje izhod postane visok in oblikujemo logiko AND, ki temelji na vrednostih I1 in I0. Je zelo podoben metodi Encoder, vendar tu uporabljamo logiko AND namesto logike OR. Logični izraz za vse štiri vrstice je podan spodaj, kjer simbol (.) Predstavlja logiko IN, simbol (') pa NI logike.
O 0 = I 1 '.I 0 ' O 1 = I 1 '.I 0 O 2 = I 1.I 0 ' O 3 = I 1.I 0
Zdaj, ko imamo vse štiri izraze, lahko te izraze pretvorimo v kombinirano logično vezje z uporabo vrat IN in vrat NE. Preprosto uporabite vrata AND namesto (.) In vrata NOT (obrnjena logika) namesto (') in dobili boste naslednji logični diagram.
Zgradimo diagram vezja dekoderja 2: 4 na plošči in preverimo, kako deluje v resničnem življenju. Če želite, da deluje kot strojna oprema, morate uporabiti IC logičnih vrat, kot je 7404 za vrata NOT in 7408 za vrata AND. Dva vhoda I0 in I1 sta zagotovljena s pritiskom na gumb, izhod pa opazujemo skozi LED luči. Ko enkrat vzpostavite povezavo na plošči, bi bilo videti približno tako na spodnji sliki
Ploščo napaja zunanji napajalnik + 5V, ki nato napaja integrirano vezje prek vtičev Vcc (pin 14) in ozemljitev (pin 7). Vhod podajajo tipke, ko je pritisnjen, je logika 1 in če ni pritisnjena, daje logiko 0, se vzdolž vhodnih vrstic doda tudi spustni upor vrednosti 1k, da se zatiči ne plavajo. Izhodne črte (O0 do O3) so podane skozi te rdeče LED lučke, če svetijo, je to logika 1, sicer je logika 0. Popolno delovanje tega vezja dekodirnika je prikazano v spodnjem videu
Upoštevajte, da je tabela resnic za vsak vhod prikazana v zgornjem levem kotu, LED-dioda pa sveti enako urejeno. Podobno lahko ustvarimo tudi kombinacijski logični diagram za vse vrste dekoderjev in jih gradimo na takšni strojni opremi. Če je vaš projekt primeren, lahko pogledate tudi dostopne IC-je dekoderjev.
Slabosti standardnih dekodirnikov:
Tako kot kodirnik tudi standardni dekoder trpi zaradi iste težave, če oba vhoda nista povezana (logika X), izhod ne bo ostal nič. Namesto tega ga bo dekoder obravnaval kot logiko 0, bit O0 pa bo postavljen visoko.
Prednostni dekoder:
Torej s prednostnim dekodirnikom rešujemo to težavo, ta vrsta dekodirnika ima dodaten vhodni zatič z oznako "E" (Omogoči), ki bo povezan z veljavnim zatičem prednostnega dekodirnika. Blok diagram za prednostno dekoderja je prikazano spodaj.
Tabela resnic za prednostni kodirnik je prav tako prikazana spodaj, tukaj X ne predstavlja nobene povezave, '1' predstavlja visoko logiko in '0' predstavlja nizko logiko. Upoštevajte, da je omogočni bit 0, ko na vhodnih linijah ni povezave, zato bodo tudi izhodne črte ostale nič. Tako bomo lahko premagali zgoraj omenjeno pomanjkljivost.
Kot vedno iz tabele resnic lahko poganjamo logični izraz za izhodne vrstice O0 do O3. Logični izraz za zgornjo tabelo resnic je prikazan spodaj. Če si ga podrobneje ogledate, lahko opazite, da je izraz enak izrazu običajnega dekoderja 2: 4, vendar je bil bit Omogoči (E) narejen na AND z 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 logični diagram za zgornji logični izraz lahko sestavimo z uporabo nekaj pretvornikov (NOT Gates) in 3-input IN. Preprosto zamenjajte simbol (') z pretvorniki, simbol (.) Pa z AND in dobili boste naslednji logični diagram.
3: 8 dekodirniki:
Obstaja tudi nekaj sprejemnikov višjega reda, kot sta 3: 8 in 4:16, ki se pogosteje uporabljata. Ti dekoderji se pogosto uporabljajo v paketih IC zaradi zapletenosti vezja. Zelo pogosto je tudi kombiniranje dekodirnikov nižjega reda, kot so dekoderji 2: 4, da se tvori dekoder višjega reda. Na primer vemo, da ima dekoder 2: 4 dva vhoda (I0 in I1) in 4 izhode (O0 do O3), dekoder 3: 8 pa ima tri vhode (I0 do I2) in osem izhodov (O0 do O7). Za izračun števila dekodirnikov nižjega reda (2: 4), potrebnih za oblikovanje dekodirnika višjega reda, kot je dekoder 3: 8, lahko uporabimo naslednje formule.
Zahtevano število dekoderja spodnjega reda = m2 / m1 Kje, m2 -> število izhodov za nižji dekoder m1 -> število izhodov dekoderja višjega reda
V našem primeru bo vrednost m1 4, vrednost m2 pa 8, zato z uporabo teh vrednosti v zgornjih formulah dobimo
Zahtevano število dekodirnika 2: 4 za dekoder 3: 8 = 8/4 = 2
Zdaj vemo, da bomo za oblikovanje dekoderja 3: 8 potrebovali dva dekoderja 2: 4, toda kako naj bosta ta dva povezana, da se zbereta. Spodnji blokovni diagram prikazuje prav to
Kot lahko vidite, sta vhoda A0 in A1 povezana kot vzporedna vhoda za oba dekodirnika, nato pa je omogočen zatič za omogočanje prvega dekoderja, ki deluje kot A2 (tretji vhod). Invertirani signal A2 je podan na Enable pin drugega dekoderja, da dobi izhode Y0 do Y3. Tu so izhodi Y0 do Y3 označeni kot spodnje štiri minterme, izhodi Y4 do Y7 pa višji štirje mintermi. Minterme nižjega reda so pridobljene iz drugega dekodirnika, minterme višjega reda pa iz prvega dekodirnika. Čeprav je ena opaznih pomanjkljivosti pri tej vrsti kombinacijske zasnove ta, da dekoder ne bo imel zatiča Enable, zaradi česar je dovzeten za težave, o katerih smo že govorili.
4:16 Dekodirnik:
Podobno kot dekoder 3: 8, lahko dekoder 4:16 izdelate tudi s kombiniranjem dveh dekoderjev 3: 8. Za 4: 16 dekoder bomo imeli štiri vhode (A0 do A3) in šestnajst izhodov (Y0 do Y15). Medtem ko imamo za dekoder 3: 8 na voljo le tri vhode (A0 do A2).
Formule smo že uporabili za izračun števila potrebnih dekoderjev, v tem primeru bo vrednost m1 8, saj ima dekoder 3: 8 8 izhodov, vrednost m2 pa 16, saj ima dekoder 4:16 16 izhodov, torej z uporabo teh vrednosti v zgornjih formulah dobimo
Zahtevano število 3: 8 dekodirnika za 4:16 dekoderja = 16/8 = 2
Zato potrebujemo dva 3: 8 dekodirnika za izdelavo 4:16 dekoderja, razporeditev teh dveh 3: 8 dekoderjev bo prav tako podobna tisti, ki smo jo naredili prej. Blok diagram za povezavo teh dveh 3: 8 dekoderjev je prikazan spodaj.
Tu se izhodi Y0 do Y7 štejejo za nižjih osem mintermov, izhodi od Y8 do Y16 pa kot osem minterm. Spodnji desni mintermi so ustvarjeni neposredno z vhodi A0, A1 in A2. Enaki signali so podani tudi na tri vhode prvega dekoderja, vendar se kot četrti vhodni pin (A3) uporablja pin Enable prvega dekoderja. Invertirani signal četrtega vhoda A3 se odda na omogočilni zatič drugega dekoderja. Prvi dekoder prikaže višjo vrednost osem mintermov.
Aplikacije:
Dekoder se običajno uporablja v kombinaciji z dajalnikom, zato imata oba iste aplikacije. Brez dekoderjev in enkoderjev sodobne elektronike, kot sta mobilni telefon in prenosniki, ne bi bilo mogoče. Spodaj je navedenih nekaj pomembnih aplikacij dekoderjev.
- Uporaba signala za zaporedje
- Aplikacije časovnega signala
- Omrežne linije
- Spominski elementi
- Telefonska omrežja