Инструменты пользователя

Инструменты сайта


examination:elt:question57

№57 Дешифраторы. Назначение, схемотехническая реализация

Из учебника

Дешифраторы, шифраторы, преобразователи кодов составляют класс кодирующих устройств, под которыми обычно понимают логические функциональные узлы, преобразующие многоразрядный входной код в выходной код, построенный по другому закону.

Дешифраторами или декодерами принято называть кодирующие устройства, преобразующие двоичный код в унитарный(Встречается расширенное толкование, когда под термином дешифратор понимается любой преобразователь кода). Так, например, если на вход дешифратора подается параллельный код 0101, то отличный от нуля выходной сигнал должен появиться на пятом проводе. Во всех остальных проводах выходной сигнал будет нулевым.

В условном обозначении дешифраторов (рис. 9.21) на принципиальных схемах в основном поле прямоугольника пишут буквы DC.

В условных обозначениях микросхем о принадлежности к дешифраторам говорят буквы ИД.

Микросхемы дешифраторов обычно имеют n входов и m выходов. У полных дешифраторов используются все возможные наборы входных переменных, m = 2^n. У неполных дешифраторов используется только часть возможных комбинаций входных сигналов, и число выходов меньше, чем у полных.

Входы дешифратора часто называют адресными, так как их сигналы характеризуют номер провода (адрес), на котором появится отличный от начального значения электрический сигнал. Их часто нумеруют в соответствии с весами двоичных разрядов, т. е. 1, 2, 4, 8, 16…. Число входов и выходов часто указывают так: дешифратор (декодер) 3 — 8 (читается «три в восемь»).

Дешифраторы, кроме адресных, часто имеют разрешающий (управляющий, стробирующий) вход Е. При Е= 1 дешифратор работает как обычно. При Е= 0 на всех выходах устанавливаются уровни (нулевые или единичные), которые не зависят от кода, поданного на адресные входы. Вход Е может быть инверсным. Подобные дешифраторы называют декодерами — демультиплексо-рами, что в условных обозначениях на схемах показывается буквами DX (вместо DC).

img256.imageshack.us_img256_1179_20120119183028.jpg

В сериях ТТЛ дешифраторы обычно имеют инверсные выходы. В КМОП-сериях чаще всего выходы прямые. Это обусловлено особенностями технологий и схемотехники.

В микросхемах дешифраторов обычно делают несколько разрешающих входов. Они являются входами логического элемента И, установленного на входе. В этих случаях разрешающей комбинацией будет конъюнкция сигналов на входах Е, что показывается знаком «&», записываемым над буквой Е.

Схемотехническая реализация дешифраторов может быть различной. Известны пирамидальные, линейные и прямоугольные структуры. Кроме того, иногда различают одно- и многоступенчатые дешифраторы.

Пирамидальные дешифраторы применяются крайне редко в связи с громоздкой структурой и наибольшей задержкой распространения сигнала. В них обычно используются двухвходовые логические элементы.

Линейные дешифраторы относятся к числу наиболее быстродействующих, так как в них используется всего одна ступень логических элементов, с помощью которых проводится дешифрирование входных данных. Для них требуется иметь 2^n «логических элементов», у каждого из которых должно быть n входов.

При построении дешифратора необходимо предварительно задать список функций, характеризующих состояние каждого из его выходов. Так, если имеется три адресных входа X1 Х2, X3 и восемь выходов (2^3 = 8), то соответствующие функции будут иметь вид

img208.imageshack.us_img208_4707_20120119183452.jpg

где X1 — вход первого (младшего) разряда цифрового слова; Х2 — вход второго разряда цифрового слова; X3 — вход старшего разряда цифрового слова.

Количество элементов И, входящих в подобный дешифратор «три в восемь», должно быть равно m = 2^3 = 8, каждый из которых имеет три входа. Кроме того, необходимо иметь три инвертора входных сигналов для реализации функций, характеризующих состояние выходов.

Схема дешифратора «3 в 8» приведена на рис. ниже.

img440.imageshack.us_img440_4612_20120119183726.jpg

Инверторы DD1—DD3 введены для получения сигналов, инверсных входным (X1, X2, X3). Логические элементы И DD4—DD11 выполняют функцию дешифрования. Для этого на их входы подаются сигналы в соответствии с функцией, характеризующей состояние данного выхода. Например, если необходимо, чтобы У6 = 1, то один из адресных входов логического элемента DD10 необходимо подключить к выходу инвертора DD1 (отрицание(X1)), а два других — к источникам входных сигналов Х2, Х3. Аналогично решены вопросы подключения входов всех остальных логических элементов.

Одну ступень дешифрирования обычно используют в случаях, когда число адресных входов 2—3. При четырех или более адресных входах предпочитают применять двух- или многоступенчатые дешифраторы ввиду некоторой экономической выгоды таких технических решений. Прямоугольные дешифраторы относятся к числу многоступенчатых. Для получения общего представления об их выполнении рассмотрим двухступенчатый дешифратор 4—16 (рис. ниже).

img221.imageshack.us_img221_2027_20120119184354.jpg

Первая ступень состоит из микросхем DD1, DD2, которые представляют собой линейные дешифраторы с двумя входами каждый. Вторая ступень представляет собой прямоугольный (матричный) дешифратор. Разряды адреса разбиты на две группы, а именно: Х1, Х2 и Х3, Х4. При любой комбинации входных сигналов на одной из шин строки и столбца будет сигнал логической единицы. В результате окажется «сработавшим» единственный элемент И прямоугольного дешифратора второй ступени.

Прямоугольный дешифратор считается самым экономичным по аппаратурным затратам при большом количестве выходов (сотни и более). Это объясняется тем, что возможности простого линейного дешифратора ограничены из-за небольшого числа входов у логических элементов. Для увеличения их разрядности используют каскадное включение, при котором также получается многоступенчатый дешифратор. Но такой подход целесообразен при количестве выходов не больше нескольких десятков.

Следует отметить, что при выполнении дешифратора на основе готовых микросхем каскадное включение корпусов является наиболее приемлемым.

examination/elt/question57.txt · Последние изменения: 2014/01/15 12:17 (внешнее изменение)