Краткие теоретические сведения. 6.1 Шифраторы и дешифраторы

6.1 Шифраторы и дешифраторы

Шифратор (кодер) — (англ. encoder) логическое устройство, выполняющее операцию - преобразование позиционного n -разрядного кода в m-разрядный двоичный, троичный или k -ичный код.

Двоичный шифратор выполняет логическую функцию преобразования унарно n- ичного однозначного кода в двоичный. При подаче сигнала на один из n входов на выходе появляется двоичный код номера активного входа.

Если количество входов настолько велико, что в шифраторе используются все возможные комбинации сигналов на выходе, то такой шифратор называется полным, если не все, то неполным. Число входов и выходов в полном шифраторе связано соотношением:

,

где – число входов шифратора, – число выходных двоичных разрядов.

Достаточно часто перед разработчиками цифровой аппаратуры встаёт задача преобразования кода. Требуется изменить восьмеричный, шестнадцатеричный или десятичный линейный код в двоичный. Приведём пример преобразования восьмеричного кода в двоичный. Составим таблицу истинности такого устройства.

Входы	Выходы

Запишем для каждого выхода - сочетания, при которых появляются единицы:

;

;

.

Результирующая схема восьмерично-двоичного кодера приведена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 – Структурная схема восьмеричного шифратора.

В случае если ячейки или таблицы, не несут полезной информации, и не важно будет ли записан ноль или будет записана единица, такие элементы таблицы можно пометить символом 'X'.

Входы	Выходы

Наличие в строках неопределённых значения, в ряде случаев позволяет значительно упростить схему восьмеричного кодера.

Рисунок 6.2 - Условно-графическое обозначение восьмеричного шифратора.

Дешифраторы (декодер) - Это комбинационное цифровое устройство преобразующие код, подаваемый на входы, в сигнал на одном из выходов. На выходе дешифратора появляется логическая единица, на остальных — логические нули, когда на входных шинах устанавливается двоичный код определённого числа или символа. Число входов дешифратора равно количеству разрядов поступающих двоичных, троичных или k-ичных чисел. Число выходов равно полному количеству различных двоичных, троичных или k-ичных чисел этой разрядности.

Из логических элементов являющихся дешифраторами можно строить дешифраторы на большое число входов. Каскадное подключение таких схем позволит наращивать число дифференцируемых переменных.

Рассмотрим пример построения декодера из двоичного кода в восьмеричный. Восьмеричный код обычно отображается одним битом на одну цифру. Таблица истинности такого декодера приведена ниже.

Входы	Выходы

Запишем для каждого выхода - сочетания, при которых появляются единицы:

;

;

;

;

;

;

;

.

Результирующая схема двоично-восьмеричного декодера приведена на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3 – Структурная схема дешифратора.

Как видно на этой схеме для реализации каждой строки таблицы истинности потребовались блоки "2И" и "3И". Логические элементы "ИЛИ" не потребовалась, так как в таблице истинности на каждом выходе присутствует только одна единица.

Дешифраторы выпускаются в виде отдельных микросхем или используются в составе других микросхем. В настоящее время десятичные или восьмеричные дешифраторы используются в основном как составная часть других микросхем, таких как мультиплексоры, демультиплексоры, ПЗУ или ОЗУ.

Условно-графическое обозначение микросхемы дешифратора на принципиальных схемах приведено на рисунке 6.4. На этом рисунке приведено обозначение двоично-восьмеричного дешифратора, полная внутренняя принципиальная принципиальная схема которого изображена на рисунке 6.3.

Рисунок 6.4. Условно-графическое обозначение двоично-десятичного дешифратора.

Точно таким же образом можно получить принципиальную схему и для любого другого декодера (дешифратора). Наиболее распространены схемы восьмеричных и шестнадцатеричных дешифраторов. Для индикации такие дешифраторы в настоящее время практически не используются. В основном данные цифровые устройства используются как составная часть более сложных модулей.

6.2 Мультиплексоры и демультиплексоры.