2.4. Двоичные дешифраторы.

Дешифраторы – цифровые устройства функционального назначения, предназначенные для распознавания двоичных кодов.

Двоичные дешифраторы являясь преобразователем кодов, преобразует двоичный код прямого назначения в код “1 из N». В такой кодовой комбинации только один разряд занят единицей, а все остальные – нулевые. Таблица истинности для дешифратора, предназначенного для распознавания четырехразрядного двоичного кода представлена табл. 2.1

Таблица 2. 1

X3	X2	X1	X0	F0	F1	F2	F3	F4	F5	F6	F7	F8	F9	F10	F11	F12	F13	F14	F15
0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	0	0	1	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	0	1	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	0	1	1	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	1	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	1	0	1	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	1	1	0	0	0	0	0	0		0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0
1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0
1	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0
1	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0
1	0	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0
1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0
1	1	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0
1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0
1	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1

Из таблицы 1 видно, что в зависимости от входного двоичного кода на выходе дешифратора в возбужденном состоянии находится только один из его выходов. Из этой же таблицы следует, что двоичный дешифратор на n входов должен иметь 2ⁿ выходов, соответствующих числу кодовых комбинаций n-разрядного двоичного кода. Такой дешифратор называется полным, в отличие от неполного, у которого часть входных кодовых комбинаций не используется, а число выходов у которого меньше2ⁿ.

В основном поле условного обозначения дешифраторов ( Рис.2.5) проставляются буквы DC ( от английского слова Decoder). Входы дешифратора принято обозначать их двоичными весами. Кроме информационных входов дешифратор имеет обычно один или более входов разрешения работы, обозначаемых как Е (Enable). При наличии разрешающего сигнала на этом входе дешифратор работает в соответствии с таблицей истинности, при его отсутствии все выходы дешифратора пассивны.

Функционирование дешифратора описывается системой булевых выражений:

Схемотехническое решение дешифраторов представлено на рис.2.6.

Как видно из рис. 2.6., дешифратор состоит из 2n инверторов входного кода, образующих прямые и инверсные значения переменных входного кода, двух инверторов на входе разрешения и 2ⁿ-1 конъюнкторов, образующих выходы схемы. Малоразрядность серийных дешифраторов ставит вопрос и наращивании их разряд-ности. Из малоразрядных дешифраторов можно построить схему, эквивалентную дешифратору большой разрядности. С этой целью входное слово делится на поля, при этом разрядность поля младших разрядов соответствует разрядности имеющихся дешифраторов. Оставшееся поле старших разрядов служит для получения сигнала разрешения работы одного из дешифраторов, декодирующих поле младших разрядов.

Вкачестве примера на рис. 2.7 приведена схема дешифрации пятиразрядного кода с помощью дешифраторов «3-8» и «2-4». Для получения нужных 32 выходов составляется столбец второго яруса из четырех дешифраторов «3-8»DC1-DC4. Дешифратор «2-4» принимает два старших разряда входного кода. Возбужденный выход этого дешифратора открывает по входу разрешения один из дешифраторов столбца и выбранный дешифратор декодирует младшие разряды входного слова. Каждому входному слову соответствует возбуждение одного из выходов F₀-F₃₁. Например, при дешифрации слова х₄х₃х₂х₁х₀=11001₂=25₁₀ на входе дешифратора первого яруса имеется код 11, возбуждающий его выход номер три (помечен крестиком), что разрешает работу дешифратора DC4. На входе DC4 действует код 001, поэтому будет возбужден его первый выход, т.е. 25 выход схемы. Общее разрешение или запрещение работы схемы осуществляется по входу Е дешифратора первого яруса.

Наряду с применением дешифраторов по своему прямому назначению они могут использоваться для реализации произвольных логических функций, поскольку на выходах дешифратора вырабатываются все конъюктивные термы, которые можно составить из данного числа аргументов. Логическая функция в СДНФ есть дизъюнкция некоторого числа таких термов. Объединяя их по схеме ИЛИ, можно получить любую функцию данного числа аргументов.

На рис.2.8 в качестве примера показана аппаратная реализация функции сумматора по модулю два.