1.5 Преобразователи кодов

Преобразователи кодов – устройства комбинационного типа, служащие для преобразования одного кода в другой. Коды могут быть двоичными, двоично-десятичными и др.

Если закон работы преобразователя не описывается ка­ким-либо достаточно понятным правилом, как, например, работа декодера или шифратора, то единственной практически приемлемой формой задания преобразователя становится таблица. По­скольку таблица воплощает в себе идею полного перебо­ра вариантов, она способна задавать абсолютно любой закон. На рисунке 1.5.1, а показано условное изображение преобразо­вателя кодов. Изображение по рисунку 1.5.1, б допустимо использовать, когда коды имеют общепринятые названия.

Рисунок 1.5.1 – а) преобразователь кода А в код B по произвольному закону; б) преобразователь кодов, имеющих общепринятые названия, в данном случае – кода Грея в двоичный

К построению преобразователя кодов можно подойти с двух позиций. При первом подходе преобразова­тель реализуется как система булевых функций группы ар­гументов. Простейшим спо­собом построения схемы, отрабатывающей систему функций с т выходами, является синтез обычными методами т независимых одновыходных функций. Более экономичное реше­ние обычно получается при подходе к системе функций с уче­том ее взаимосвязанности. Тогда часто удается выявить об­щие логические фрагменты, входящие в формулы несколь­ких выходов. Эти фрагменты достаточно реализовать схемно лишь один раз. На рисунке 1.5.2, а показана возможная реализа­ция преобразователя кодов в базисе И-НЕ, ИЛИ-НЕ, учитывающая связность выражений.

Рисунок 1.5.2 – Преобразователь кодов: а) синтезированный как система булевых функций; б) построенный как структура декодер-кодер

При втором подходе к построению кодового пре­образователя он трактуется как пара декодер — кодер. Схе­ма того же преобразователя, построенного по второму спо­собу, показана на рисунке 1.5.2, б. Число входов дешифратора равно числу входов преобразователя, число выходов шиф­ратора — числу выходов преобразователя. Соединения де­шифратора и шифратора выполняются в соответствии с таб­лицей истинности. Часть выходов декодера и входов кодера мо­жет не использоваться. Если нескольким входным комбина­циям соответствует одна и та же выходная, то соответствую­щие выходы декодера объединяют на элементе ИЛИ и выход последнего подают на нужный вход кодера. Эффектив­но стыкуются друг с другом декодер и кодер, построенные на элементах И-НЕ: первый имеет инверсный выход, а вто­рой — инверсный вход. В качестве кодера можно использо­вать приоритетный шифратор.

При синтезе схемы на матричной БИС преобразователь, построенный по принципу реализации булевых функций, оказывается в среднем более экономичным по оборудова­нию, но менее быстродействующим, чем в варианте деко­дер - кодер, а при проектировании из готовых микросхем более выгодным и по числу корпусов, и по быстродействию обычно оказывается структура декодер - кодер. Однако по­требляемая мощность в этом случае может быть больше, чем у схемы из отдельных логических элементов. Затраты времени инженера на логическое проектирование по схеме декодер - кодер неизмеримо меньше, чем затраты на проек­тирование преобразователя из россыпи [4].