譯碼器
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名稱：譯碼器 類別：變量譯碼和顯示譯碼 |
譯碼器(decoder)是一類多輸入多輸出組合邏輯電路器件，其可以分為：變量譯碼和顯示譯碼兩類。 變量譯碼器一般是一種較少輸入變為較多輸出的器件，常見的有n線-2^n線譯碼和8421BCD碼譯碼兩類；顯示譯碼器用來將二進制數轉換成對應的七段碼，一般其可分為驅動LED和驅動LCD兩類。[1]
目錄
概述
譯碼是編碼的逆過程，在編碼時，每一種二進制代碼，都賦予了特定的含義，即都表示了一個確定的信號或者對象。把代碼狀態的特定含義「翻譯」出來的過程叫做譯碼，實現譯碼操作的電路稱為譯碼器。或者說，譯碼器是可以將輸入二進制代碼的狀態翻譯成輸出信號，以表示其原來含義的電路。 根據需要，輸出信號可以是脈衝，也可以是高電平或者低電平。
分類
譯碼器的種類很多，但它們的工作原理和分析設計方法大同小異，其中二進制譯碼器、二-十進制譯碼器和顯示譯碼器是三種最典型，使用十分廣泛的譯碼電路。 二進制碼譯碼器，也稱最小項譯碼器，N中取一譯碼器，最小項譯碼器一般是將二進制碼譯為十進制碼； 代碼轉換譯碼器，是從一種編碼轉換為另一種編碼； 顯示譯碼器，一般是將一種編碼譯成十進制碼或特定的編碼，並通過顯示器件將譯碼器的狀態顯示出來。
變量譯碼
變量譯碼器是一個將n個輸入變為2^n個輸出的多輸出端的組合邏輯電路。其模型可用下圖來表示，其中輸入變化的所有組合中，每個輸出為1的情況僅一次，由於最小項在真值表中僅有一次為1，所以輸出端為輸入變量的最小項的組合。故譯碼器又可以稱為最小項發生器電路。
工作原理
譯碼器是一種具有「翻譯」功能的邏輯電路，這種電路能將輸入二進制代碼的各種狀態，按照其原意翻譯成對應的輸出信號。有一些譯碼器設有一個和多個使能控制輸入端，又成為片選端，用來控制允許譯碼或禁止譯碼。
使能輸入端(Enable Inputs)
在中規模集成電路中經常會碰到使能端（Enable Pin），使能端可以是輸入，也可以是輸出，其是用來擴展中規模集成電路功能的輸入/輸出端，下圖a是一個2輸入譯碼器上加上一個輸入E，由於輸入端E的加入，其功能發生了變化,當E=0時,其輸出全部為0,而該譯碼器在沒有加上E端時,其為高電平有效,這時其輸出端沒有一個處於有效工作狀態，我們可以理解為E=0時，該譯碼器不工作；當E=1時，我們看到，其譯碼器可以正常工作，我們把這種輸入端在E=1時能正常工作的使能端叫做高電平有效。下圖b為其簡化的邏輯符號。
下圖是使用使能端將兩個2輸入的譯碼器轉變為3輸入的譯碼器的例子，在下圖中當I2為低電平時，第1個譯碼器的使能端為高電平，其正常工作，而第2個譯碼器此時不工作，於是譯碼器1的輸出對應於輸入I3I2I1的0～3；當I2為高電平時，譯碼器2工作，而譯碼器1不工作，故其輸出對應於輸入I2I1I0的4～7，故下圖電路實現了利用使能端將2輸入的譯碼器擴展為3輸入的譯碼器。
標準中規模譯碼器電路
在中規模集成電路中譯碼器有幾種型號，使用最廣的通常是74138，其是一個3到8的譯碼器，下圖是其邏輯符號及管腳排布，下表中列出了該器件的邏輯功能，從表中可以看出其輸出為低電平有效，使能端G1為高電平有效，/G2,/G3為低電平有效，當其中一個為低電平，輸出端全部為1。
例 試用74138實現函數F(X,Y,Z)=∑m(0,2,4,7) 用74138實現函數與前面講到的譯碼器實現邏輯函數的方法相同，但須注意兩點： 1.74138的輸出是低電平有效，故實現邏輯功能時，輸出端不可接或門及或非門（因為每次僅一個為低電平，其餘皆為高電平）； 2.74138與前面不同的是，其有使能端，故使能端必須加以處理，否則無法實現需要的邏輯功能。下圖給出了其最終的電路。
顯示譯碼
常用的顯示器件工作原理
在數字系統中常見的數碼顯示器通常有：發光二極管數碼管(LED數碼管)和液晶顯示數碼管(LCD數碼管)兩種。發光二極管數碼管是用發光二極管構成顯示數碼的筆劃來顯示數字，由於發二極管會發光，故LED數碼管適用於各種場合。液晶顯示數碼管是利用液晶材料在交變電壓的作用下晶體材料會吸收光線，而沒有交變電場作用下有筆劃不會聽吸光，這樣就可以來顯示數碼，但由於液晶材料須有光時才能使用，故不能用於無外界光的場合（現在便攜式電腦的液晶顯示器是用背光燈的作用下可以在夜間使用），但液晶顯示器有一個最大的優點就是耗電相當節省，所以廣泛使用於小型計算器等小型設備的數碼顯示。 下圖是LED數碼管的內部結構及顯示數碼的情況，其是一個陽極連在一體的一種LED數碼管，我們通常稱為共陽極數碼管。既然有共陽數碼管，那麼就有共陰數碼管，這裡沒有畫出其內部結構，請你自行畫一下。
LED譯碼驅動電路
發光二極管點亮只須使其正嚮導通即可，根據LED的公共極是陽極還是陰極分為兩類譯碼器，即針對共陽極的低電平有效的譯碼器；針對共陰極LED的高電平輸出有效的譯碼器。 4511是輸出高電平有效的CMOS顯示譯碼器，其輸入為8421BCD碼，下圖和表分別4511的管腳排布、邏輯符號和邏輯功能表。
LCD譯碼驅動器
LCD譯碼驅動器電路與LED的譯碼驅動電路不同，其輸出不是高電平或低電平，而是脈衝電壓，當輸出有效時，其輸出為交變的脈衝電壓，否則為高電平或低電平。
參考來源