17

1. Дешифраторы. Назначение. Основные параметры. Наращивание дешифраторов.

Дешифратор – ФУ комбинационного типа, преобразующий каждый набор двоичных входных сигналов в активный сигнал на выходе (только один) соответствующий этому двоичному набору. Число выходов равно разрешенному количеству входных наборов. В дешифраторе с n входами и N выходами: . Если -дешифратор полный, если - неполный.

В общем случае обозначение DC n-N. Схемы построения DC: линейные, многоступенчатые и пирамидальные.

Функционирование n-входового дешифратора определяется таблицей истинности. Информационные входы часто называются адресными и обозначаются A1,A2,…

Входы							Выходы
EN	An-1	An-2	Аn-3	. . .	A1	A0	F0	F1	F2	. . .	FN-2	FN-1
0 1 1 1 . . . 1 1	0 0 0 . . . 1 1	0 0 0 . . . 1 1	0 0 0 . . . 1 1	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	0 0 1 . . . 1 0	0 1 0 . . . 0 1	0 1 0 0 . . . 0 0	0 0 1 0 . . . 0 0	0 0 0 1 . . . 0 0	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	0 0 0 0 . . . 1 0	0 0 0 0 . . . 0 1

,

,

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

, (1)

где - двоичные сигналы на входах дешифратора, - выходные сигналы (функции) дешифратора, EN- сигнал разрешения работы дешифратора (EN=0 – все выходные сигналы неактивные, EN=1 – DC выполняет свою функцию)

Применяя закон де Моргана, получим совокупность логических функций:

,

,

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(2)

Каждая функция на F_j в (1) и (2) представляет собой конституенту единицы или инверсную конституенты нуля с соответствующими номерами. Поэтому логические функции (1) и (2) можно записать в виде:

(3)

где m_j и M_j – конституенты единицы и нуля соответственно, j- номер набора, на котором m_j равна единице, а M_j- нулю.

Применение:

1. Широко применяются в запоминающих устройствах при преобразовании № ячейки памяти в управляющий сигнал для обращения к этой ячейки памяти

2. В арифметических устройствах для преобразования № команды в управляющие сигналы, необходимые для выполнения этих команд

3. Счет времени (в счетчиках и индикаторах)

4. Для расшифровки № устройства к которому обращаются и т.д.

Дешифратор может применяться:

• в качестве собственно дешифратора,

• как демультиплексор при наличии входа разрешения,

• для формирования функций алгебры логики при построении комбинационных узлов.

Входы разрешения служат:

• для временного выделения (стробирования) той части выходного сигнала, которая не имеет искажений, вызываемых гонками входных сигналов;

• для выполнения функции демультиплексирования;

• для наращивания разрядности дешифратора, т.е.увеличения числа адресных входов и соответственно выходов.

Параметры дешифратора. К основным параметрам дешифратора относятся:

• количество входов, определяемое разрядностью преобразуемого двоичного слова,

• количество выходов,

• статические параметры, такие как входные и выходные токи и напряжения логических “0” и “1”, напряжения допустимых статических помех , , коэффициент разветвления по выходу K_раз и др., которые определяются аналогичными параметрами логических элементов, на которых он строится,

• потребляемая мощность Р_пот (или ток I_пот),

• динамические параметры: времена задержки распростронения сигнала при включении и выключении и , характеризующие быстродействие дешифратора.

Быстродействие и потребляемая мощность зависят как от используемой элементной базы, так и от функциональной схемы дешифратора, определяемой способом его построения и количеством выходов.

Линейный дешифратор строится в соответствии с системой функцией (1) или (2) и представляет собой 2ⁿ конъюкторов или ЛЭ ИЛИ-НЕ с n-входами при отсутствии стробирования и с (n+1) входами - при его наличии. Линейный дешифратор DC 2-4 работает в соответствии с таблицей истинности и реализует логические функции:

, ,

, , (4)

Недостаток: при увеличении числа входов увеличивается число входов конъюнктора.

Пирамидальный дешифратор. Недостаток – снижается быстродействие каскада, достоинство – требуются ЛЭ И, И-НЕ, НЕ с 2 входами. Строится на основе последовательной (каскадной) реализации выходных функций. Сначала реализуются функции двух переменных А₁ и А₀: . ЛЭ «И», формирующие эти конъюнкции, образуют DC 2-4.

На втором этапе реализуют все конъюнкции трех переменных путем логического умножения каждой ранее полученной конъюнкции двух переменных на переменную и : , , , , , , , .

ЛЭ «И», формирующие конъюнкции, полученные на первом и втором этапах образуют

DC3-8.

На следующем этапе каждую из полученных конъюнкций трех переменных умножают на

и и т.д. Таким образом на каждом следующем этапе получают вдвое больше конъюнкций, чем на предыдущем этапе. Как видно построение дешифратора начинается с двух входов, т.к. одного адресного сигнала является вырожденным и представляет собой повторитель и инвертор этого адресного сигнала.

для DC n-N