3.3.2.Основи побудови дешифраторів. Лінійні дешифратори на два входи і чотири виходи.
У лінійному дешифраторі “з n в m” кожна вихідна функція Fi реалізується повністю окремим n - вхідним логічним елементом при використанні парафазного вхідного коду. Схеми лінійних повних дешифраторів на два входи X1 ,X2 і чотири прямих виходи F0, F1, F2, F3 і чотири інверсних виходи L0, L1, L2, L3 , логіка їх роботи наведені на Мал. 3.43. За даними таблиць отримують систему логічних функцій в ДДНФ(досконала диз’юнктивна нормальна форма):
F0 = 2 1 ; F1 = 2 Х1 ; F2 = Х2 1 ; F3 = Х2 Х1.
в ДКНФ (досконала кон’юнктивна нормальна форма) :
L0 = Х2 \/ Х1 ; L1 = Х2 \/ 1 ; L2 = 2 \/ Х1 ; L3 = 2 \/ 1 .
Очевидно, що для кожної комбінації вхідного двійкового коду Х2 Х1 , відповідно до таблиці істинності, на виходах Fi або Li з’являється тільки один вихідний керуючий сигнал.
Дешифратори відрізняються набором логічних елементів, що в них використовуються. В першому випадку це елементи І , а в другому випадку це елементи ЧИ. Якщо в дешифраторах є стробуючий (дозволяючий) вхід W , то при
W
= 1 робота дешифратора блокується і на
всіх виходах встановлюється лог.1 (або
лог.0) незалежно від вхідних сигналів.
При W
= 0 дешифратор функціонує згідно до
таблиць
істинності
Пірамідальні дешифратори.
У
пірамідальному дешифраторі число
ступенів на одиницю менше розрядності
вхідного коду, тобто К = n
– 1. В усіх ступенях використовуються
тільки двовходові логічні елементи
(Мал. 3.44). На першому ступені використовуються
лінійні дешифратори на два входи і
чотири виходи. Число логічних елементів
на кожному ступені дорівнює Мi
= 2
, де i
= 1,
2, …, k.
Це означає, що кожен подальший ступінь
має в два рази більше елементів, ніж
попередній.
Пірамідальна структура для реалізації повного дешифратора “з 3 в 8 ”описується системою мінтермів виду:
F0 = 3 2 1; F1= 3 2 X1; … F7 = X3 X2 X1 .
На
першому ступені дешифруються змінні
X2
і X1,
на другому ступені добавляється
дешифрування розряду X3
. При більшому числі розрядів дешифрованого
коду, наприклад, n
>
10, пірамідальний дешифратор в
рази економніше лінійного.
Основним недоліком пірамідального дешифратора є велике число ступенів, що суттєво збільшує час дешифрування коду.
Прямокутні дешифратори.
Прямокутний дешифратор будується за двоступеневою схемою Мал. 3.45. При
цьому вхідний код розбивається на дві групи по n/ 2 розрядів при парному n . При непарному n групи вміщують нерівне число змінних. Дві групи змінних декодуються на першому ступені двома повними лінійними (можливо і пірамідальними) дешифраторами, а на другому ступені формуються вихідні функції.
Умовно вважають, що один з дешифраторів першого ступеня формує адреси рядків матриці, а другий – адреси стовпчиків матриці. На перетині ліній рядків і стовпчиків підключається m = 2 двоходових схем збігу, які утворюють другий, вихідний ступінь дешифратора. При парному n матриця буде квадратна, а при непарному n - прямокутна. Такі дешифратори називаються матричними або прямокутними.
Система вихідних функцій повного дешифратора “з 4 в 16” виражена через адреси рядків і стовпчиків має вигляд:
F0 = a0 b0 F4 = a1 b0 F8 = a2 b0 F12 = a3 b0
F1 = a0 b1 F5 = a1 b1 F9 = a2 b1 F13 = a3 b1
F2 = a0 b2 F6 = a1 b2 F10 = a2 b2 F14 = a3 b2
F3 = a0 b3 F7 = a1 b3 F11 = a2 b3 F15 = a3 b3 , де адреси ai і bi мають вигляд:
b0 = 2 1 b1 = 2 X1 b2 = X2 1 b3 = X2 X1
a0 = 4 3 a1 = 4 X3 a2 = X4 3 a3 = X4 X3
При великому числі розрядів прямокутний дешифратор майже у n/ 2 рази економічні ший лінійного і у два рази – пірамідального.
Для розширення можливостей дешифратора застосовують його каскадування. Каскадування (нарощування) це спосіб з’єднання дешифраторів у вигляді мікросхем середнього ступеня інтеграції для одержання більшої розрядності вхідного коду. Принцип побудови багатоступеневих дешифраторів полягає у
послідовному розбитті вхідного багато розрядного коду до отримання у кожній групі двох – трьох розрядів. Наприклад, для n = 10 і n = 13 розбиття має вигляд:
2 3
5 < 7<
n = 10 < 3 n = 13< 4
2 3
5 < 6<
3 3