Дешифраторы. .

 

Дешифраторы относятся к комбинационным схемам, которые предназначены для преобразования двоичного или двоично-десятичного кода в позиционный. Условное обозначение двоичного дешифратора показано на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Условно-графическое обозначение двоичного дешифратора

 

Данный дешифратор имеет четыре входа и 16 выходов. В зависимости от разрядности дешифрируемого кода и функциональных возможностей интегральных схем (ИС), имеющихся в распоряжении разработчика, дешифратор может быть выполнен на основе одноступенчатой (линейной) или многоступенчатой схем дешифрации. Линейные дешифраторы выполняются без какого-либо их логического преобразования прямой схемной реализацией выражения вида:

,

,

,

:

,

 

где: n=2^m – число выходов;

m – число разрядов входного кода.

 

Таким образом, линейный дешифратор представляет собой 2^m независимых по выходам вентилей с m входами каждый. На рисунке 2.2 показана схема четырехвходового линейного дешифратора.

 

Рисунок 2.2 – Функциональная схема 4^х входового линейного дешифратора

 

Одноступенчатые дешифраторы эффективны, когда разрядность входного кода не превышает числа входов схемы И типового логического элемента ИС. Быстродействие линейного дешифратора наибольшее среди других типов дешифраторов и равно среднему времени задержки одного элемента t_ср.

Одной из первых ИС линейных дешифраторов является схема SN7445 фирмы TEXAS (USA), показанная на рисунке 2.3.

 

Рисунок 2.3 – Функциональная схема линейного двоично-десятичного дешифратора SN7445

 

SN7445 - двоично-десятичный дешифратор, преобразующий двоично-десятичный код в позиционный десятиразрядный код.

На рисунке 2.4 показана структурная схема построения прямоугольного дешифратора на 256 выходов. Прямоугольный или матричный дешифратор содержит первую ступень из нескольких линейных дешифраторов (ЛД), на каждом из которых дешифрируется группа разрядов входного слова. Количество (ЛД) определяется числом групп, на которое разбивается входное слово. Во второй ступени прямоугольного дешифратора осуществляется совпадение каждого с каждым выходных сигналов первых двух ЛД по матричной схеме на двухвходовых вентилях. В третьей ступени производится операция " И" выходных сигналов 2^ой ступени с незадействованными выходами 1^ой ступени также по матричной схеме на двухвходовых вентилях.

 

Рисунок 2.4 – Структурная схема прямоугольного матричного дешифратора

При оптимальном разбиении входного слова общее число двухвходовых вентилей, необходимых для построения двухступенчатого матричного дешифратора равно:

 

N_ч = 2^m+2^(m/2)+1 – при четном (m+1),

 

N_н=2^m+2^(m-1)/2+2^(m+1)/2 – при нечетном (m+1).

 

Быстродействие матричных дешифраторов составляет величину равную не менее k× t_ср., где k× - число ступеней дешифратора (k=m-1).

Другой разновидностью многоступенчатых дешифраторов являются пирамидальные дешифраторы. Особенностью пирамидального дешифратора является применение во всех ступенях дешифрации двухвходовых вентилей с обязательным подключением выхода элемента i-й ступени ко входам только двух элементов (i+1)-й ступени. Число ступеней k - пирамидального шифратора на единицу меньше разрядности дешифрируемого числа. Число вентилей в каждой ступени определяется из выражения: 2 ⁱ⁺¹, где i - номер ступени. Общее количество вентилей на дешифратор равно:

 

 

На рисунке 2.5 показан пирамидальный дешифратор на 16 выходов.

 

 

Рисунок 2.5 – Структурная схема пирамидального дешифратора

 

Пирамидальные дешифраторы значительно уступают по быстродействию линейным дешифраторам, т.к. время задержки равно:

 

t_з = t_ср.(m-1).