Двоичный декодер

В цифровой электронике двоичный декодер — это комбинационная логическая схема, которая преобразует двоичную информацию из n кодированных входов максимум в 2 ^н уникальные результаты. Они используются в самых разных приложениях, включая декодирование инструкций, мультиплексирование и демультиплексирование данных, семисегментные дисплеи, а также в качестве декодеров адресов для памяти и ввода-вывода с отображением портов .

Существует несколько типов двоичных декодеров, но во всех случаях декодер представляет собой электронную схему с множеством входных и несколькими выходными сигналами, которая преобразует каждую уникальную комбинацию входных состояний в определенную комбинацию выходных состояний. Помимо входов целочисленных данных, некоторые декодеры также имеют один или несколько входов «включения». Когда вход разрешения инвертирован (отключен), все выходы декодера переводятся в неактивное состояние.

В зависимости от своей функции двоичный декодер преобразует двоичную информацию из n входных сигналов в целых 2 ^н уникальные выходные сигналы. Некоторые декодеры имеют менее 2 ^н выходные линии; в таких случаях по меньшей мере один выходной шаблон может повторяться для разных входных значений.

Двоичный декодер обычно реализуется либо как отдельная интегральная схема (ИС), либо как часть более сложной ИС. В последнем случае декодер может быть синтезирован с помощью языка описания аппаратных средств, такого как VHDL или Verilog . Широко используемые декодеры часто доступны в виде стандартизированных микросхем.

Типы декодеров

Декодер 1 из n

Декодер с 2 на 4 строки

Бинарный декодер 1 из n имеет n выходных битов. Декодер этого типа утверждает ровно один из n выходных битов или ни одного из них для каждого целочисленного входного значения. «Адрес» (номер бита) активированного выхода определяется целочисленным входным значением. Например, выходной бит номер 0 выбирается, когда к входам применяется целочисленное значение 0.

Примеры декодера этого типа включают в себя:

• Линейный декодер от 3 до 8 активирует один из восьми выходных битов для каждого входного значения от 0 до 7 — диапазона целочисленных значений, которые могут быть выражены в трех битах. Аналогично, декодер строк от 4 до 16 активирует один из 16 выходов для каждого 4-битного входа в целочисленном диапазоне [0,15].
• Декодер BCD в десятичное число имеет десять выходных битов. Он принимает входное значение, состоящее из целого числа в двоичном коде , и активирует один конкретный, уникальный выход для каждого входного значения в диапазоне [0,9]. Все выходы остаются неактивными, когда к входам применяется недесятичное значение.
• Демультиплексор — это двоичный декодер 1 из n, который используется для маршрутизации бита данных на один из n выходов, в то время как все остальные выходы остаются неактивными.

Переводчик кода

Трансляторы кода отличаются от декодеров «1 из n» тем, что одновременно могут быть активны несколько выходных битов. Примером этого является семисегментный декодер , который преобразует целое число в комбинацию сигналов управления сегментами, необходимую для отображения значения целого числа на цифре семисегментного дисплея .

Одним из вариантов семисегментного декодера является преобразование BCD в семисегментный декодер , который преобразует десятичное двоичное значение в соответствующие сигналы управления сегментом для входных целочисленных значений от 0 до 9. Эта функция декодера доступна в стандартных микросхемах, таких как CMOS. 4511 .

Декодер из двоичного в унарный

Декодер из двоичного в унарный преобразует каждое двоичное значение в связанное с ним унарное представление. В отличие от декодера «1 из n» (one-hot), для каждого входного значения может быть установлено несколько выходных битов. Эти декодеры можно использовать в ЦАП , где каждый бит имеет одинаковый вес, а также в схемах, требующих двоичной маски или окна.

См. также

• Мультиплексор
• One-hot — формат вывода декодера «1 из n» (или незакодированного вывода кольцевого счетчика).
• Приоритетный кодер
• Декодер с суммарной адресацией