Шифратори і дешифратори.
Шифратором, або кодером називається комбінаційний логічний пристрій для перетворення чисел з десяткової системи числення в двійкову систему. Входам шифратора послідовно привласнюються значення десяткових чисел, тому подача активного логічного сигналу на один з входів сприймається шифратором як подача відповідного десяткового числа. Цей сигнал перетвориться на виході шифратора в двійковий код. Згідно сказаному, якщо шифратор має п виходів, число його входів повинне бути не більше ніж 2n. Шифратор, що має 2n входів і n виходів, називається повним. Якщо число входів шифратора менше за 2n, він називається неповним.
Розглянемо роботу шифратора на прикладі перетворювача десяткових чисел від 0 до 9 в двійково-десятковий код. Таблиця істинності, відповідна цьому випадку, має вигляд (табл. 10.2)
Таблиця 10.2.
Оскільки число входів даного пристрою менше за 2n = 16, маємо неповний шифратор. Використовуючи таблицю для Q3, Q2, і Q1, Q0можно записати наступні вирази:
Q3 = x8 + x9,
Q2 = x4 + x5 + x6 + x7,
Q1 = x2 + x3 + x6 + x7, (10.2)
Q0 = x1 + x3 + x5 + x7 + x9.
Одержана система ФАЛ характеризує роботу шифратора. Логічна схема пристрою, відповідна даній системі, приведена на рис. 10.4, а.
Неважко відмітити, що в шифраторі даного типа сигнал, що подається на вхід Хо, не використовується. Тому відсутність сигналу на будь-якому з входів Хо..Х1 трактується схемою як наявність на вході нульового сигналу.
Основне застосування шифратора в цифрових системах — це введення первинної інформації з клавіатури. При натисненні будь-якої клавіші на відповідний вхід шифратора подається сигнал логічної одиниці 1, який і перетвориться на виході в двійково-десятковий код. Варіант пристрою введення інформації показаний на рис. 10.4, б.
Мал. 10.4. Логічна схема шифратора десяткових чисел (а) і
пристрій введення інформації з клавіатури на базі шифратора (б).
Дешифратором, або декодером називається комбінаційний логічний пристрій для перетворення чисел з двійкової системи числення в десяткову. Згідно визначенню дешифратор відноситься до класу перетворювачів кодів. Тут також розуміється, що кожному вхідному двійковому числу ставиться у відповідність сигнал, що формується на певному виході пристрою. Таким чином, дешифратор виконує операцію, зворотну шифратору. Якщо число адресних входів дешифратора п пов'язана з числом його виходів т співвідношенням m=2n, то дешифратор називають повним. Інакше, тобто якщо m<2n, дешифратор називають неповним.
Умовне зображення дешифратора показане на рис. 10.5.
Рис.10.5. Умовне зображення дешифратора.
Поведінка дешифратора описується таблицею істинності, аналогічній таблиці істинності шифратора (табл. 10.2), тільки в ній вхідні і вихідні сигнали міняються місцями. Відповідно до даної таблиці, оскільки вихідний сигнал рівний 1 тільки на одному єдиному наборі вхідних змінних, тобто для однієї конституенты одиниці, алгоритм роботи дешифратора описується рівнянням:
xi = (Q3 Q2 Q1 Q0) i (10.3)
де xі – сигнал на i-м виході дешифратора;
(Q3 Q2 Q1 Q0) i - конституента одиниці, відповідна двійковому коду i-й десяткової цифри.
Слід відмітити, що алгоритм роботи дешифратора відрізняється від мультиплексора тільки наявністю в останній додаткового множника, відповідного значенню сигналу на інформаційному вході D. Тому при D=l демультиплексор функціонує як дешифратор. Зворотне перетворення дешифратора в демультиплексор вимагає введення допоміжних ЛЕ 2І, що виконують операцію логічного множення між загальним сигналом інформаційного входу D і відповідним логічним твором адресних сигналів (Q3 Q2 Q1 O0). Схема побудованого таким чином демультиплексора приведена на рис. 10.6, а.
Використовуючи дешифратор, можна побудувати і схему мультиплексора. Для цього схему рис. 10.6, а необхідно доповнити вихідним ЛЕ 4АБО (рис. 10.6, б).
Мал. 10.6. Реалізація демультиплексора (а) і мультиплексора (б) з використанням дешифратора.
При розробці ІС знайшло застосування декілька логічних структур дешифратора. Їх основна відмінність полягає в швидкодії і числі використовуваних елементарних ЛЕ.
Найбільш швидкодіючим і в той же час найскладнішим є дешифратор, що безпосередньо реалізовує систему ФАЛ (10.3). Такий дешифратор називається одноступінчатим або паралельним.