1 Dekodery

UKŁADY KOMUTACYJNE
Układy komutacyjne służą do łączenia ze sobą bloków funkcjonalnych i przełączania sygnałów cyfrowych.
Określony kod stosujemy zależnie od jego zastosowania. Przy wyborze należy brać pod uwagę możliwość osiągnięcia minimum kosztów
układu realizującego daną operację oraz zapewnienie prawidłowości jej realizacji w obecności zakłóceń i uszkodzeń w systemie.
Aby dokonać konwersji danego kodu na inny kod, liczba słów kodowych w obydwu kodach musi być identyczna, natomiast długość słów
obydwu kodów nie musi być jednakowa.
Układy komutacyjne służą do łączenia ze sobą bloków funkcjonalnych i przełączania sygnałów cyfrowych. Do układów komutacyjnych
systemów cyfrowych zaliczamy:
konwertery kodów (w tym kodery i dekodery),
demultipleksery,
multipleksery.
Konwerterem (przetwornikiem) nazywamy układ służący do przekształcenia jednego kodu w inny kod. Przetwornik przekształcający kod
pierścieniowy „1 z n” na żądany kod, nazywa się koderem (zwany też enkoderem), natomiast przetwornik zmieniający dowolny kod w kod „1 z n” –
dekoderem. Pozostałe przetworniki noszą nazwę transkoderów. Szczególnym rodzajem dekoderów są multipleksery i demultipleksery, zwane
wybierakami bezstykowymi.
ENKODERY
Enkodery zwykłe są to układy zmieniające kod „1 z n” na określony binarny kod wyjściowy. Układy te posiadają n - wejść, przy czym
tylko jedno z wejść jest w danym czasie aktywne. Jeśli kodem wejściowym jest kod „1 z n” bez negacji, to wejście aktywne znajduje się w stanie 1, a
pozostałe w stanie 0. Natomiast jeśli kodem wejściowym jest kod „1 z n” z negacją, to wejście aktywne znajduje się w stanie 0, a pozostałe w stanie
1.
Sygnał aktywny, pojawiający się na jednym z n wejść, zostaje zakodowany w słowo binarne m – bitowe (m – wyjść enkodera) i na
wyjściach pojawia się numer wyjścia aktywnego, przedstawiony w żądanym kodzie dwójkowym.
Przykładem może być zamiana kodu 1 z 10 na kod BCD 8421, oraz zamiana kodu
działanie logiczne tych układów jest przedstawiona w tablicy.
1z10
na kod BCD 8421. Tablica prawdy opisująca
Tablica 9.1 Tablica prawdy enkoderów zwykłych
Wejścia
Wyjścia
Kod 1 z 10
Kod
1z10
9876543210
9876543210
0000000001
0000000010
0000000100
0000001000
0000010000
0000100000
0001000000
0010000000
0100000000
1000000000
1111111110
1111111101
1111111011
1111110111
1111101111
1111011111
1110111111
1101111111
1011111111
0111111111
DCBA
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
Dekodery
Dekodery są to układy kombinacyjne n / m (liczba wejść / liczba wyjść) przekształcające określony kod wejściowy o długości m na kod
wyjściowy „1 z n”.
Dekoder posiada m wyjść, a każdemu ze słów wyjściowych jest przyporządkowany sygnał aktywny (1 lub 0), pojawiający się tylko na
jednym z m wyjść, pozostałe zmienne wyjściowe mają wartość przeciwną.
Rozróżniamy dwa rodzaje dekoderów:
pełny, jeśli dla rozpatrywanego dekodera zachodzi równość 2n = m,
niepełny, jeśli dla rozpatrywanego dekodera zachodzi nierówność 2n > m, gdzie nie wszystkie słowa kodowe są wykorzystane.
Przykładowo rozpatrzmy syntezę dekodera pełnego 2/4, czyli dekodera posiadającego 2 wejścia i 4 wyjścia. Wejścia rozpatrywanego
dekodera oznaczono literami: A, B a wyjścia liczbami: 0, 1, 2, 3.
Kod wejściowy i kod wyjściowy dekodera przedstawiono w tablicy 9.2.
1
Tablica prawdy dekodera
Wyjścia
Wejścia
BA
1z4
00
01
10
11
1z 4
0123
0123
1000
0100
0010
0001
0111
1011
1101
1110
TRANSKODERY
Transkodery są to układy służące do konwersji kodu dwójkowego, innego niż kod pierścieniowy (1 z n), na inny kod dwójkowy, ale
również nie pierścieniowy. Przykładem transkodera jest konwerter kodu wskaźnika siedmiosegmentowego na kod 8421 BCD. Transkodery są często
zaliczane do grupy dekoderów.
Transkodery można zrealizować w postaci układu , złożonego z dekodera (zmieniającego kod wejściowy X na kod pierścieniowy) i
enkodera (zmieniającego kod pierścieniowy uzyskany na wyjściach dekodera na żądany kod wyjściowy Y).
Jeśli zarówno dekoder jak i enkoder nie są dostępne w postaci układów scalonych, to lepsze rozwiązanie można uzyskać w wyniku syntezy
transkodera jako wielowyjściowego układu kombinacyjnego .
Multipleksery
2M wejść informacyjnych
Multiplekser umożliwia wybór i przesłanie na wyjście Y sygnału z jednego z N wejść informacyjnych. Numer wejścia (k) jest wyznaczony przez stan
wejść adresowych czyli adres. Realizuje on funkcję wielopołożeniowego przełącznika z cyfrowym wyborem pozycji. Na jego wejścia adresowe
podaje się binarnie zakodowany numer wejścia, z którego informacja (albo jego negacja) ma być przeniesiona na wyjście układu.
0
1
2
3
Wyjście
1. Y
.
2M – 1
AB
M wejść adresowych
Demultipleksery
Demultipleksery należą również do grupy dekoderów. Umożliwiają one przełączanie jednego wejścia na N wyjść. Jest to układ
komutacyjny (wielowyjściowy) o M wejściach adresowych i o jednym wejściu informacyjnym X oraz o N = 2M wyjściach. Wejścia adresowe są
opisane zwykle wielkimi literami alfabetu, natomiast wejścia informacyjne - liczbami całkowitymi od 0 do 2M – 1.
0
1
2
3
2M wyjść
Wejście
Informacyjne
X
2M – 1
AB
2
M wejść adresowych
Demultipleksery również są wykonane w postaci układów scalonych. Mogą mieć one dodatkowe wejścia strobujące S, umożliwiające
zablokowanie wszystkich wyjść.
Typowym demultiplekserem scalonym jest układ 154 o 4 wejściach adresowych, 2 wejściach informacyjnych i 16 wyjściach. Układ ten
spełnia funkcję dekodera naturalnego 4 – bitowego kodu dwójkowego na kod 1 z 16. Wejścia informacyjne G1 i G2 mają aktywny sygnał niski L (0).
Jedno z tych wejść może służyć jako wejście informacyjne, a drugie jako wejście strobujące.
Słowo adresowe (dekodowane) jest podawane na wejścia A, B, C i D powodując, że jedno z wyjść znajdzie się w stanie niskim, jeśli na
obydwu wejściach informacyjnych jest poziom niski, na innych wyjściach pojawi się stan wysoki. Jeśli na jednym z dowolnych wejść
informacyjnych pojawi się sygnał wysoki, to na wszystkich wyjściach otrzymamy stan wysoki.
Demultipleksery są stosowne do realizacji logicznych funkcji kombinacyjnych np. jako konwertery kodu BCD na kod 1 z 10.
3
Bibliografia:
•
http://www.sciaga.pl/tekst/22369-23-elektronika_cyfrowa_bardzo_obszerny_material
4