Дешифраторы. Реализация дешифраторов на логическом элементе “или-не”

Дешифратор. Принцип работы, виды и особенности

Как правило большинство современных дешифраторов имеет n входов и 2n выходов, при этом n - разрядность дешифрируемого кода. Определенной комбинации на входе дешифратора соответствует один из активных сигналов на одном из его выходов, при сигнале 00 у нас имеется 1 на нулевом выходе устройства; при 01 на первом выходе устройства сигнал 10 преобразуется в 1 на втором выходе и т.д. Таким образом, проще говоря, данные составляющие схемы могу преобразовывать двоичный код в разнообразные системы исчисления (десятичная, шестнадцатеричная и т.п.), зависящая от поставленной задачи, которую необходимо решить.

В стандартные типы дешифраторов входят модели с 4, 8 и 16 выходами. Входы дешифраторов называют адресными, которые нумеруются 1,2,4,8 - цифры соответствуют весу двоичного кода. Сигналом на выходе 1,2,4,8 устанавливается номер активного входа. С1 и С2 являются входами разрешения (стробирования), работающие с условием “и”. Сигнал на данном входе сообщает о моменте срабатывания дешифратора. Они также могут быть использованы для увеличения разрядности логических устройств. Пример схемы дешифратора на 32 выхода изображен на рисунке ниже.

Рисунок 1. Схема дешифратора на 32 выхода. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Существуют следующие основные разновидности дешифраторов:

1. Пирамидальные
2. Матричные
3. Прямоугольные

Матричные дешифраторы являются типовыми и наиболее простыми видами, которые служат основой для построения разнообразных более сложных схем. В прямоугольных дешифраторах реализуется ступенчатая дешифрация. То есть, входной сигнал разбивается условно на несколько групп. Каждая такая группа подвергается обработке отдельным матричным дешифратором. На следующих ступенях дешифрации (вторая, третья и т.п.) осуществляется формирование произведения получаемых сигналов. Основное преимущество пирамидальных дешифраторов заключается в относительной простоте наращивания количества входов, а недостаток - в аппаратной неизбыточности.

Логические элементы

Логические элементы предназначены для построения логических схем дискретных автоматического управления и контроля, логических схем вычислительных машин и прочих устройств. Абсолютно для любых видов логических элементов, вне зависимости от их физической природы, характерны дискретные значения выходных и входных сигналов. Логические элементы обычно состоят из одного или нескольких входов и одно, двух выходов. Значения единиц и нулей определяются логической функцией. Есть элементарные логические функции, при помощи которых составляются более сложные. Как правило логические элементы производятся в виде специальных интегральных схем. Основными логическими элементами являются:

1. Конъюнкция (“И”). Данным элементом выполняется операция логического умножения.
2. Дизъюнкция (“ИЛИ”). Данным элементом выполняется операция логического сложения.
3. Отрицание (“НЕ”). Данным элементом выполняется операция логического отрицания.
4. Конъюнкция с отрицанием (“И-НЕ”). Данным элементом выполняется операция логического умножения, а затем операция логического отрицания.
5. Дизъюнкция с отрицанием (“ИЛИ-НЕ”). Данным элементом выполняется операция логического, а затем операция логического отрицания.

Реализация дешифратора на логическом элементе дизъюнкции с отрицанием

В общем случае на дешифраторах могут реализовываться функции алгебры логики, которые представлены таблицей истинности, картой Карно или совершенной дизъюнктивной нормальной формы. Рассмотрим пример:

Рисунок 2. Пример. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Логические переменные подаются на адресные входы дешифратора (как показано на рисунке ниже) Х0 на А0, Х1 на А1, Х2 на А2. Так количество минтермов (конъюктивный однчлен), которые реализуется исходной функцией больше, чем половина набора логических элементов, то для реализации дешифратора на логическом элементе дизъюнкции с отрицанием, будет целесообразнее реализовать рассматриваемую функцию через инверсию, то есть:

Рисунок 3. Функция. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Переписывая получившуюся функцию через десятичные номера конъюнкции Кi, получаем:

$у = к1+к6+к7$

Чтобы получить выражение для дешифратора на логическом элементе “ИЛИ-НЕ” осуществляется отрицание на обеими частями выше получившегося выражения:

Рисунок 4. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Данное выражение отображено на представленной ниже схеме.

Рисунок 5. Схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ