Формирователи коротких импульсов

Антидребезговые формирователи импульсов

Дешифраторы

Дешифратор или декодер (decoder) - это комбинационный операционный узел, преобразующий m-разрядный двоичный позиционный код в n=2^m –разрядный унитарный код. Из всех n выходов дешифратора активный уровень появляется только на одном, номер которого определяется двоичным числом, установленном на адресных входах.

Дешифраторы применяются в устройствах управления для дешифрации операций или микрокоманд в управляющие сигналы, в запоминающих устройствах для выбора ячейки памяти при записи или считывании информации, для преобразования двоично-десятичного кода в семисегментный, для реализации различных логических функций и др.

Если при m входах дешифратор имеет n=2^m выходов, то такой дешифратор называется полным. При 2^m-1<n<2^m дешифратор называется неполным, или частичным. Такой дешифратор использует лишь часть возможных наборов, имеет меньшее число выходов и внутренних схемных элементов.

Условное обозначение дешифратора на 3 входа показано на рис. 14.1.

Входы дешифратора обычно называются адресными и нумеруются не порядковыми номерами, а в соответствии с весами двоичных разрядов, т.е. не 1,2,3,4,5..., а 1, 2, 4, 8,... Число входов и выходов дешифратора указывают таким бразом: 3-8 (читается «три в восемь»); 4-16, 4-10 (это неполный дешифратор). Функционирование полного дешифратора с m входами определяется табл. 14.1.

Таблица 14.1.

аm

аm-1

…

а3

а2

а1

y0

y1

y2

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

 

В соответствии с этой таблицей список функций, отрабатываемых каждым выходом дешифратора, будет иметь вид:

(14.1)

В зависимости от способа реализации уравнений (14.1) дешифраторы делятся на линейные (одноступенчатые) и матричные (многоступенчатые).

 

Линейные дешифраторы

В линейных дешифраторах каждое уравнение системы (14.1) реализуется отдельным ЛЭ. В качестве примера рассмотрим линейный дешифратор 3-8, у которого функции выходов имеют вид:

 

 

Эти уравнения могут быть реализованы с помощью восьми трехвходовых элементов И, как показано на рис.14.2.

У такого дешифратора активным уровнем является высокий уровень. Именно такой уровень будет на одном из выходов, определяемом значением числа , в то время как на всех остальных выходах будут напряжения низкого уровня. Линейный дешифратор может быть реализован на ЛЭ ИЛИ-НЕ. Для этого следует преобразовать уравнения (14.1), воспользовавшись, например, правилами де Моргана. Для дешифратора 3-8 эти преобразования дадут:

Достоинством линейного дешифратора является его высокое быстродействие, определяемое временем задержки tздр.р.ср. одного ЛЭ. Недостаток - увеличение числа входов каждого ЛЭ с ростом разрядности.

Дешифратор чаще всего подключается к выходным разрядам счетчика или регистра. При этом, как это видно из рис. 14.2, каждый разряд источника сигнала нагружается на n²=2^m/2 входов ЛЭ дешифратора, что может существенно повлиять на помехоустойчивость. Поэтому входы дешифратора обычно делаются единичными с последующим размножением внутри микросхемы, как показано на рис. 14.3 для дешифратора 2-4. Значок ▷ внутри УГО означает, что используются инверторы с умощенным выходом. Если использовать не двухвходовые, а трехвходовые ЛЭ И, то третьи входы можно объединить и использовать в качестве входа разрешения. Такие дешифраторы называются стробируемыми. Выполненный таким образом стробирующий вход обладает тем достоинством, что не вносит дополнительной задержки в дешифратор, т.е. не влияет на его быстродействие. Недостаток - требуется увеличение числа входов ЛЭ на 1.

Работа стробируемых дешифраторов описывается логическими уравнениями, подобными уравнениям (14.1), но содержащими дополнительно сигнал разрешения Е:

Для увеличения разрядности дешифраторов можно использовать их каскадное соединение. На рис. 14.4 показан дешифратор на 4 входа и 16 выходов, полученный каскадным соединением четырех стробируемых дешифраторов «2-4». Дешифрируемый двоичный код возбуждает один из выходов дешифратора. Если А ≤ 3, то работает DC1 (у0 = 1, y1 = у2 = у3 = 0). При 3 ≤ А ≤ 7 работает DC2 (y₁ = 1, у₀ = у₂ = у₃ = 0). При 7 ≤ А ≤ 11 работает DC3 (у₂ = 1, у₀ = у₁, = у₃ = 0), а при А > 11 - дешифратор DC4 (y₃ = 1, y₀ = y₁ = y₂ = 0).

(14.2)

В сериях ТТЛ и ТТЛШ дешифраторы обычно имеют инверсные выходы, поскольку их реализация осуществляется на элементах И-НЕ, являющихся наиболее технологичными в этих сериях. В КМДП-сериях, выполненных на инверторах, предпочтение имеют устройства, выполненные на элементах ИЛИ-НЕ, и дешифраторы чаще имеют прямые выходы.