Binære dekodere

Dekoder er en type kombinasjonskrets som dekoder en liten bitverdi til stor bitverdi. Den brukes vanligvis i kombinasjon med kodere som gjør akkurat det motsatte av hva en dekoder gjør, så les om Encoders her før du fortsetter med Decoders. Igjen, akkurat som kodere, er det også mange typer dekodere, men antall utgangslinjer i en dekoder vil alltid være mer enn antall inngangslinjer. Vi vil lære hvordan en dekoder fungerer og hvordan vi kan bygge en for prosjektet vårt i denne veiledningen.

Grunnleggende prinsipe for dekoder:

Som tidligere fortalt, er dekoderen bare en motdel i en Encoder. Det tar et bestemt antall binære verdier som innganger og dekoder deretter inn i flere linjer ved hjelp av logikk. En prøvedekoder er vist nedenfor som tar inn 2 linjer som inngang og konverterer dem til 4 linjer.

En annen tommelfingerregel med dekodere er at hvis antall innganger blir betraktet som n (her n = 2), vil antall utgang alltid være lik 2 ⁿ (2 ² = 4), som er fire i vårt tilfelle. Dekoderen har 2 inngangslinjer og 4 utgangslinjer; derfor kalles denne typen dekoder som 2: 4 dekodere. De to inngangspinnene er kalt I1 og I0, og de fire utgangspinnene er oppkalt fra O0 til O3 som vist ovenfor.

Det er også viktig å vite at en vanlig dekoder som den som er vist her, har en ulempe at den ikke kan skille mellom at tilstanden til begge inngangene er null (ikke koblet til andre kretser) og at begge inngangene er lave (logikk 0). Denne ulempen kan løses ved hjelp av en Priority Decoder som vi vil lære senere i denne artikkelen. Sannhetstabellen til en vanlig dekoder er vist nedenfor

Fra dekoderens sannhetstabell kan vi skrive det boolske uttrykket for hver utgangslinje, bare følg hvor utgangen blir høy og danner en OG-logikk basert på verdiene til I1 og I0. Det ligner veldig på Encoder-metoden, men her bruker vi OG-logikken i stedet for ELLER-logikken. Det boolske uttrykket for alle fire linjene er gitt nedenfor, der symbolet (.) Representerer OG-logikk og symbolet (') representerer IKKE logikk

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

Nå som vi har alle de fire uttrykkene, kan vi konvertere disse uttrykkene til en kombinasjonslogisk portkrets ved hjelp av AND-portene og IKKE portene. Bare bruk AND-portene i stedet for (.) Og en NOT gate (invertert logikk) i stedet for en ('), så får du følgende logikkdiagram.

La oss bygge kretsskjemaet for dekoder på 2: 4 på brødbord og sjekke hvordan det fungerer i det virkelige liv. For å få det til å fungere som en maskinvare, må du bruke den logiske porten IC som 7404 for NOT gate og 7408 for AND-porten. De to inngangene I0 og I1 leveres gjennom en trykknapp, og utgangen observeres gjennom LED-lys. Når du har koblet deg til brødbrettet, vil det se ut slik på bildet nedenfor

Brettet drives av en ekstern + 5V forsyning, som igjen driver Gate IC gjennom Vcc (pin 14) og bakken (pin 7) pins. Inngangen er gitt med trykknapper, når den trykkes er det logikk 1 og når den ikke trykkes gir den logikk 0, en nedtrekksmotstand med verdi 1k legges også til langs inngangslinjene for å forhindre at pinnene flyter. Utgangslinjene (O0 til O3) blir gitt gjennom disse røde LED-lampene, hvis de lyser er det logisk 1 annet er det logisk 0. Den komplette driften av denne dekoderkretsen er vist i videoen nedenfor

Merk at sannhetstabellen for hver inngang vises øverst til venstre, og LED-lampen lyser også på samme ryddig måte. På samme måte kan vi også lage kombinasjonslogikkdiagram for alle typer dekodere og bygge dem på maskinvare som denne. Du kan også se på de lett tilgjengelige dekoder-IC-ene hvis prosjektet ditt passer til en.

Ulemper med standard dekodere:

Akkurat som en koder lider standard dekoderen også av det samme problemet. Hvis begge inngangene ikke er tilkoblet (logikk X), vil ikke utgangen forbli som null. I stedet vil dekoderen betrakte det som logisk 0 og bit O0 vil bli gjort høy.

Prioritert dekoder:

Så vi bruker Priority Decoder for å løse dette problemet. Denne typen dekoder har en ekstra inngangspinne merket som “E” (Enable) som vil bli koblet til den gyldige pinnen til prioritetsdekoderen. Den blokkdiagram for en dekoder prioritet er vist nedenfor.

Den sannhetstabell for en prioritetskoder er også vist nedenfor, her representerer X ingen forbindelse og '1' representerer logisk høy, og '0' representerer logisk lav. Legg merke til at aktiveringsbiten er 0 når det ikke er noen forbindelse på inngangslinjene, og derfor vil utgangslinjene også forbli null. På denne måten vil vi være i stand til å overvinne den ovennevnte ulempen.

Som alltid fra sannhetstabellen kan vi kjøre det boolske uttrykket for utgangslinjene O0 til O3. Det boolske uttrykket for sannhetstabellen ovenfor er vist nedenfor. Hvis du ser nærmere på, kan du legge merke til at uttrykket er det samme som for en normal 2: 4-dekoder, men Enable-bit (E) er laget til OG med uttrykket.

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

Kombinasjonslogikkdiagrammet for det boolske uttrykket ovenfor kan bygges ved hjelp av et par invertere (NOT Gates) og 3-input AND-porter. Bare bytt ut symbolet (') med omformere og (.) -Symbolet med OG-porten, så får du følgende logikkdiagram.

3: 8 dekodere:

Det er også noen høyere ordens dekodere som 3: 8 dekoderen og 4:16 dekoderen, som er mer vanlig. Disse dekoderne brukes ofte i IC-pakker til kretsens kompleksitet. Det er også veldig vanlig å kombinere dekoder med lavere ordre som 2: 4 dekodere for å danne en høyere ordre dekoder. For eksempel vet vi at en 2: 4 dekoder har 2 innganger (I0 og I1) og 4 utganger (O0 til O3) og en 3: 8 dekoder har tre innganger (I0 til I2) og åtte utganger (O0 til O7). Vi kan bruke følgende formler til å beregne antall dekoder med lavere ordre (2: 4) som kreves for å danne en dekoder med høyere ordre som 3: 8 dekoder.

Nødvendig antall nedre ordre dekoder = m2 / m1 Hvor, m2 -> antall utganger for lavere ordre dekoder m1 -> antall utganger for høyere ordre dekoder

I vårt tilfelle vil verdien av m1 være 4 og verdien av m2 vil være 8, så bruk av disse verdiene i formlene ovenfor får vi

Nødvendig antall 2: 4 dekoder for 3: 8 dekoder = 8/4 = 2

Nå vet vi at vi trenger to 2: 4 dekoder for å danne en 3: 8 dekoder, men hvordan skal disse to være koblet sammen for å samles. Blokkdiagrammet nedenfor viser nettopp det

Som du ser er inngangene A0 og A1 koblet til som parallelle innganger for begge dekoderne, og deretter aktiveres pinnen til den første dekoderen for å fungere som A2 (tredje inngang). Det inverterte signalet fra A2 blir gitt til Enable pin på den andre dekoderen for å få utgangene Y0 til Y3. Her blir utgangene Y0 til Y3 referert til som Lavere fire mintermer og utgangene Y4 til Y7 blir referert til som høyere fire mintermer. Mintermer av lavere orden blir oppnådd fra den andre dekoderen og de høyere ordens mintermer blir oppnådd fra den første dekoderen. Selv om en merkbar ulempe ved denne typen kombinasjonsdesign er at dekoderen ikke vil ha en aktiveringspinne som gjør den utsatt for problemene som vi har diskutert tidligere.

4:16 dekoder:

I likhet med en 3: 8 Dekoder en 04:16 dekoder kan også bli konstruert ved å kombinere to 3: 8 dekoder. For en 4: 16-dekoder vil vi ha fire innganger (A0 til A3) og seksten utganger (Y0 til Y15). Mens vi for en 3: 8-dekoder bare har tre innganger (A0 til A2).

Vi har allerede brukt formlene for å beregne antall nødvendige dekoder, i dette tilfellet vil verdien av m1 være 8 siden 3: 8 dekoderen har 8 utganger og verdien av m2 vil være 16 siden 4:16 dekoderen har 16 utganger, så bruk av disse verdiene i formlene ovenfor vi får

Nødvendig antall 3: 8 dekoder for 4:16 dekoder = 16/8 = 2

Derfor krever vi to 3: 8-dekoder for å konstruere en 4:16-dekoder. Arrangementet av disse to 3: 8-dekoderne vil også være likt den vi gjorde tidligere. Blokkdiagrammet for å koble disse to 3: 8 dekoderne sammen er vist nedenfor.

Her betraktes utgangene Y0 til Y7 som lavere åtte mintermer og utgangen fra Y8 til Y16 betraktes som høyere åtte mintermer. Nedre høyre mintermer blir direkte opprettet ved hjelp av inngangene A0, A1 og A2. De samme signalene blir også gitt til de tre inngangene til den første dekoderen, men Enable-pinnen til den første dekoderen brukes som den fjerde inngangspinnen (A3). Det inverterte signalet fra den fjerde inngangen A3 blir gitt til aktiveringspinnen til den andre dekoderen. Den første dekoderen sender ut den høyere åtte mintermsverdien.

Applikasjoner:

En dekoder brukes vanligvis i kombinasjon med en koder, og derfor deler de begge de samme applikasjonene. Uten dekodere og kodere ville moderne elektronikk som mobiltelefoner og bærbare datamaskiner ikke vært mulig. Få viktige anvendelser av dekodere er oppført nedenfor.

• Sekvenseringssignalapplikasjon
• Timing Signal Applications
• Nettverkslinjer
• Minneelementer
• Telefonnettverk