Binaaridekooderit

Dekooderi on yhdistelmäpiirityyppi, joka purkaa pienen bitin arvon suureksi bitiksi. Sitä käytetään yleensä yhdessä enkooderien kanssa, mikä tekee täsmälleen päinvastoin kuin dekooderi, joten lue koodereista täältä ennen kuin jatkat dekoodereiden kanssa. Jälleen samalla tavalla kuin koodereita, myös dekoodereita on monen tyyppisiä, mutta dekooderin lähtöjohtojen määrä on aina suurempi kuin tulolinjojen määrä. Tässä opetusohjelmassa opit, kuinka dekooderi toimii ja kuinka voimme rakentaa sellaisen projektillemme.

Dekooderin perusperiaate:

Kuten aiemmin kerrottiin, dekooderi on vain kooderin vastaosa. Se vie tietyn määrän binaariarvoja syötteiksi ja dekoodaa sitten enemmän rivejä logiikkaa käyttämällä. Näyte dekooderi on esitetty alla, jossa otetaan 2 Lines tulo ja muuntaa ne 4 Lines.

Toinen nyrkkisääntö dekoodereiden kanssa on, että jos tulojen lukumäärää pidetään n: nä (tässä n = 2), lähtöjen lukumäärä on aina yhtä suuri kuin 2 ⁿ (2 ² = 4), joka on tapauksessamme neljä. Dekooderissa on 2 tulolinjaa ja 4 lähtöjohtoa; tästä syystä tämän tyyppisiä dekoodereita kutsutaan 2: 4-dekoodereiksi. Kaksi tulotappia on nimetty I1 ja I0 ja neljä ulostulotapaa on nimetty välillä O0 - O3, kuten yllä on esitetty.

On myös tärkeää tietää, että tavallisella tässä esitetyn kaltaisella dekooderilla on haittapuoli siitä, että se ei pysty erottamaan molempien tulojen nollatilaa (ei kytketty muihin piireihin) ja molempien tulojen vähäisyyttä (logiikka 0). Tämä haitta voidaan ratkaista prioriteettidekooderilla, jonka opimme myöhemmin tässä artikkelissa. Tavallisen dekooderin totuustaulukko on esitetty alla

Päässä dekooderi totuustaulu voimme kirjoittaa Boolen kunkin lähtö linja, seuraa vain jos ulostulo saa korkea ja muodostaa loogisen JA perustuu arvot I1 ja I0. Se on hyvin samanlainen kuin Encoder-menetelmä, mutta tässä käytämme AND-logiikkaa OR-logiikan sijaan. Kaikkien neljän rivin looginen lauseke on annettu alla, jossa symboli (.) Edustaa JA-logiikkaa ja symboli (') edustaa EI-logiikkaa

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

Nyt kun meillä on kaikki neljä lauseketta, voimme muuntaa nämä lausekkeet yhdistelmälogiikkapiiripiiriksi käyttämällä AND-portteja ja EI-portteja. Käytä yksinkertaisesti AND-portteja (.): N ja NOT-portin (käänteinen logiikka) sijasta ('), niin saat seuraavan logiikkakaavion.

Anna meitä rakentamaan 2: 4 dekooderi piirikaavio on leipälauta ja tarkistaa, kuinka se toimii todellisessa elämässä. Jotta se toimisi laitteistona, sinun on käytettävä loogisen portin IC: tä, kuten 7404 EI portille ja 7408 AND-portille. Kaksi tuloa I0 ja I1 toimitetaan painikkeella ja lähtö havaitaan LED-valojen kautta. Kun olet muodostanut yhteyden leipälaudalle, se näyttää tältä tältä alla olevassa kuvassa

Kortti saa virtansa ulkoisesta + 5 V: n virtalähteestä, joka vuorotellen virtaa Gate IC: lle Vcc (nasta 14) ja maadoitus (nasta 7) nastoilla. Tulo annetaan painikkeilla, kun sitä painetaan, se on loogista 1 ja kun sitä ei paineta, se antaa loogisen arvon 0, myös tulojohtoja pitkin lisätään alasvetovastus, jonka arvo on 1k, jotta estetään nastojen kelluminen. Lähtölinjat (O0 - O3) annetaan näiden punaisen LED-valon kautta, jos ne palavat, se on loogista 1 muuten loogista 0. Tämän dekooderipiirin täydellinen toiminta on esitetty alla olevassa videossa.

Huomaa, että jokaisen tulon totuustaulukko näkyy vasemmassa yläkulmassa ja myös LED palaa samalla järjestyksellä. Vastaavasti voimme myös luoda yhdistelmälogiikkakaavion kaikentyyppisille dekoodereille ja rakentaa ne tällaiselle laitteistolle. Voit myös tutkia helposti saatavilla olevia dekooderi-IC: itä, jos projektisi sopii siihen.

Tavallisten dekooderien haitat:

Aivan kuten kooderi, tavallinen dekooderi kärsii myös samasta ongelmasta, jos molempia tuloja ei ole kytketty (logiikka X), lähtö ei jää nollaksi. Sen sijaan dekooderi pitää sitä logiikkana 0 ja bitti O0 tehdään korkeaksi.

Prioriteettidekooderi:

Joten käytämme prioriteettidekooderia ongelman ratkaisemiseksi, tämän tyyppisessä dekooderissa on ylimääräinen tulotappi, joka on merkitty nimellä "E" (Ota käyttöön), joka liitetään prioriteettidekooderin kelvolliseen tapiin. Lohkokaavio ensisijainen dekooderi on esitetty alla.

Totuustaulu Priority Encoder Alla on myös esitetty, tässä X on ei-yhteys ja '1' on looginen korkea ja '0' edustaa loogisesti alhaalla. Huomaa, että aktivointibitti on 0, kun sisääntulolinjoilla ei ole yhteyttä, ja siten lähtölinjat pysyvät myös nollina. Tällä tavalla voimme voittaa edellä mainitun haitan.

Kuten aina totuustaulukosta, voimme ajaa Boolen lausekkeen lähtöriville O0 - O3. Edellä olevan totuustaulukon Boolen lauseke on esitetty alla. Tarkastellessasi tarkemmin voit huomata, että lauseke on sama kuin tavallisen 2: 4-dekooderin, mutta Enable-bitti (E) on tehty AND-lausekkeeseen.

O ₀ = EI ₁ '. I ₀ ' O ₁ = EI ₁ '. I ₀ O ₂ = EI _1. I ₀ ' O ₃ = EI _1. I ₀

Yllä olevan Boolen lausekkeen yhdistelmälogiikkakaavio voidaan rakentaa käyttämällä muutamaa vaihtosuuntaajaa (EI porttia) ja 3-tuloista JA porttia. Korvaa vain symboli (') taajuusmuuttajilla ja (.) -Symboli AND-portilla ja saat seuraavan logiikkakaavion.

3: 8 dekooderit:

On myös joitain korkeamman asteen dekoodereita, kuten 3: 8-dekooderi ja 4:16 -dekooderi, joita käytetään yleisemmin. Näitä dekoodereita käytetään usein IC-paketeissa piirin monimutkaisuuden vuoksi. On myös hyvin yleistä yhdistää alemman asteen dekoodereita, kuten 2: 4-dekoodereita, korkeamman asteen dekooderin muodostamiseksi. Esimerkiksi tiedämme, että 2: 4-dekooderissa on 2 tuloa (I0 ja I1) ja 4 lähtöä (O0 - O3) ja 3: 8 - dekooderissa on kolme tuloa (I0 - I2) ja kahdeksan lähtöä (O0 - O7). Voimme käyttää seuraavia kaavoja laskeaksesi matalamman dekooderin (2: 4) määrän, joka tarvitaan muodostamaan korkeamman asteen dekooderi, kuten 3: 8-dekooderi.

Vaadittu alemman asteen dekooderin määrä = m2 / m1 missä, m2 -> lähtöjen määrä matalamman dekooderin dekooderissa m1 -> lähtöjen määrä korkeamman asteen dekooderissa

Meidän tapauksessamme m1: n arvo on 4 ja m2: n arvo 8, joten soveltamalla näitä arvoja yllä oleviin kaavoihin

Vaadittu 2: 4-dekooderi 3: 8-dekooderille = 8/4 = 2

Nyt tiedämme, että tarvitsemme kahta 2: 4-dekooderia muodostaaksemme 3: 8-dekooderin, mutta miten näiden kahden tulisi olla yhteydessä toisiinsa. Alla oleva lohkokaavio näyttää juuri sen

Kuten näette, tulot A0 ja A1 on kytketty rinnakkaisina tuloina molemmille dekoodereille ja sitten ensimmäisen dekooderin Enable-nasta saadaan toimimaan A2: na (kolmas tulo). A2: n käänteinen signaali annetaan toisen dekooderin Enable-nastalle lähtöjen Y0 - Y3 saamiseksi. Tässä lähdöille Y0 - Y3 viitataan alempana neljänä mintermerminä ja lähtöihin Y4 - Y7 viitataan ylempänä neljänä mintermerminä. Alemman asteen mintermermit saadaan toisesta dekooderista ja korkeamman asteen mintermermit ensimmäisestä dekooderista. Vaikka yksi huomattava haittapuoli tämän tyyppisessä yhdistelmäsuunnittelussa on, että dekooderilla ei ole Enable-nastaa, mikä tekee siitä altis ongelmille, joista olemme aiemmin keskustelleet.

4:16 Dekooderi:

Samanlainen 3: 8 dekooderille 04:16 Dekooderi voidaan myös rakentaa yhdistämällä kaksi 3: 8 dekooderi. 4: 16-dekooderille meillä on neljä tuloa (A0 - A3) ja 16 lähtöä (Y0 - Y15). Kun taas 3: 8-dekooderilla on vain kolme tuloa (A0 - A2).

Olemme jo käyttäneet kaavoja tarvittavan dekooderin määrän laskemiseen, tässä tapauksessa m1: n arvo on 8, koska 3: 8-dekooderissa on 8 lähtöä ja m2: n arvo on 16, koska 4:16-dekooderissa on 16 lähtöä, joten soveltamalla näitä arvoja yllä oleviin kaavoihin saamme

Vaadittu määrä 3: 8-dekooderia 4:16 -dekooderille = 16/8 = 2

Siksi tarvitsemme kaksi 3: 8-dekooderia 4:16-dekooderin rakentamiseen, näiden kahden 3: 8-dekooderin järjestely on myös samanlainen kuin aiemmin. Lohkokaavio näiden kahden 3: 8-dekooderin yhdistämiseksi on esitetty alla.

Lähtöjä Y0 - Y7 pidetään tässä kahdeksana alempana mintermerminä ja lähtöä Y8 - Y16 pidetään korkeampana kahdeksaa mintermermiä. Oikeat alakulmat luodaan suoraan käyttämällä tuloja A0, A1 ja A2. Samat signaalit annetaan myös ensimmäisen dekooderin kolmelle tulolle, mutta ensimmäisen dekooderin Enable-nastaa käytetään neljäntenä tulotapina (A3). Neljännen tulon A3 käänteissignaali annetaan toisen dekooderin aktivointitapille. Ensimmäinen dekooderi antaa korkeamman kahdeksan minterms-arvon.

Sovellukset:

Dekooderia käytetään yleensä yhdessä kooderin kanssa, joten molemmilla on samat sovellukset. Ilman dekoodereita ja koodereita nykyaikainen elektroniikka, kuten matkapuhelin ja kannettavat tietokoneet, ei olisi ollut mahdollista. Muutama tärkeä dekooderien sovellus on lueteltu alla.

• Signaalisovelluksen sekvensointi
• Aikasignaalisovellukset
• Verkkolinjat
• Muistielementit
• Puhelinverkot