Для чего применяется конденсаторный или релейный дешифратор
Импульсная рельсовая цепь автоблокировки постоянного тока
На питающем конце рельсовой цепи (рис. 14, а) включен источник питания в виде путевой батареи ПБ (один аккумулятор типа АБН-72), работающей в буферном режиме с выпрямителем типа ВАК-14Б. Датчиком импульсов является маятниковый трансмиттер МТ. Через контакт трансмиттера в рельсовую цепь все время посылаются импульсы тока, которые на релейном конце воспринимает импульсное путевое реле И типа ИМШ-0,3. При непрерывной импульсной работе реле И возбуждается основное путевое реле П, включенное через дешифратор.
С помощью дешифратора обеспечивается выключение реле П при длительном замыкании тылового (прекращение поступления импульсов из рельсовой цепи) или фронтового контакта
(попадание в реле непрерывных блуждающих токов); мостовом замыкании фронтового, тылового и общего контактов (сваривание тройника), а также при работе реле И в импульсном режиме с частотой 50 Гд от переменного тока, попавшего в рельсовую цепь.
Дешифрация импульсной работы позволила применить реле И второго класса надежности, а требования безопасности выполнять с помощью реле П первого класса надежности.
Временная диаграмма работы конденсаторного дешифратора показана на рис. 14, б. Рассмотрим^ его работу (см. рис. 14, а и б) в нормальном режиме рельсовой цепи. В интервале между импульсами замкнут тыловой контакт реле И, через который заряжается конденсатор СІ: ПБ, резистор Я конденсатор С1,
диод Д1, тыловой контакт реле И и МБ. При поступлении импульса фронтовым контактом реле И замыкается цепь разряда конденсатора СІ на обмотку реле Я и конденсатор С2: А-С1,
В нормальном режиме в каждом интервале между импульсами происходит подзаряд конденсатора С1; конденсатор С2 разряжается на обмотку реле Я. Реле П, получая попеременно питание в импульсах от конденсатора С1 и в интервалах от С2, удерживает якорь притянутым и светофор остается открытым. Конденсаторы С1 и С2 подбирают так, чтобы при импульсной работе реле И обеспечить непрерывное питание реле Я для удержания его якоря в притянутом положении. Диод Д2 включен для защиты от искрообразования на контактах реле Я. Резистор 40 Ом ограничивает ток через диод Д1.
В шунтовом режиме прекращается импульсная работа реле Я. Конденсатор С1 полностью заряжен, а конденсатор С2 разряжен. При снижении напряжения на обкладках конденсатора С2 ниже величины напряжения отпускания реле Я (точка А на диаграмме) последнее отпускает якорь и на светофоре зеленый огонь переключается на красный. В случае мостового замыкания контактов реле Я конденсатор С1 полностью заряжается. Ток его заряда не проходит через реле П, так как оно зашунтирова-но диодом Д1. Цепи разряда конденсатора С1 на реле Я и конденсатор С2 также не образуются.
При разряде конденсатора С2 и снижении напряжения на его обкладках ниже напряжения отпускания реле Я (точка А на временной диаграмме) последнее отпускает якорь и на светофоре зеленый огонь переключается на красный. В случае длительного замыкания фронтового контакта реле Я (непрерывное питание) или залипання его якоря конденсатор С1 отключается от источника питания. Происходит разряд конденсаторов С1 и С2 и снижение напряжения на их обкладках ниже напряжения отпускания якоря реле Я (точка А на временной диаграмме). При этом реле Я отпускает якорь и на светофоре зеленый огонь переключается на красный.
Попадание в рельсовую цепь переменного тока 50 Гц в случае короткого замыкания изолирующих стыков может вызвать импульсную работу реле ІІ с частотой 50 Гц. При этом возможны заряд конденсаторов С1 и С2, возбуждение реле Я и включение на светофоре зеленого огня вместо красного. Для устранения такой опасности в цепь разряда конденсатора С1 включают ограничивающий дроссель Др (первичная обмотка трансформатора СТ-4). За счет большого реактивного сопротивления дросселя ток разряда конденсатора С1 не достигает величины тока срабатывания реле Я и заряда конденсатора С2. Реле Я якорь не притягивает и на светофоре горит красный огонь-
Недостатками конденсаторного дешифратора являются зависимость времени отпускания якоря реле Я при шунтировании рельсовой цепи от величин емкостей конденсаторов Cl, С2 и напряжения источника питания; возможность перегрева дросселя Др при длительном протекании через него постоянного тока в шунтовом режиме.
Рис. 15. Импульсная рельсовая цепь с релейным дешифратором и временная диаграмма
В нормальном режиме работ дешифратора (см. рис. 15, а и б) протекает следующим образом. От первого импульса, поступающего из рельсовой цепи, срабатывает реле И и включает следующие цепи: возбуждения своего повторителя И1 и одновременно реле ПИ через фронтовой контакт реле Я и тыловой реле ПИ1. При дальнейшей импульсной работе реле Я происходит переключение реле ПИ на цепь самоблокировки и оно удерживает якорь притянутым за счет замедления на отпускание. От второго импульса происходит возбуждение реле ПИ1 через тыловой контакт реле П, фронтовой реле ПИ и фронтовой реле И1.
Притягивая якорь, реле ПИ1 переключается на цепь самоблокировки и при дальнейшей импульсной работе реле И1 удерживает якорь притянутым за счет замедления на отпускание. Во втором интервале между импульсами возбуждается реле Я по цепи, замкнутой фронтовым контактом реле И, фронтовыми реле ПИ и ПИ1, тыловым реле И1. Вслед за реле Я срабатывает реле П1. Притягивая якорь, реле Я переключает на светофоре красный огонь на зеленый.
В шунтовом режиме прекращается поступление импульсов из рельсовой цепи; не получая подпитки, выдерживают замедление и затем отпускают якоря реле ПИ и ПИ1 и своими фронтовыми контактами выключают реле Я и П1; на светофоре зеленый огонь меняется на красный.
Мостовое замыкание контактов реле И вызывает непрерывное возбуждение реле И1, ПИ и ПИ1; тыловым контактом реле И1 выключаются реле Я и П1 и на светофоре зеленый огонь меняется на красный.
При мостовом замыкании контактов реле И1 получает непрерывное питание реле ПИ1 по цепи, проходящей через контакты реле ПИ1, собственный контакт и фронтовой контакт реле И1; реле 17И1 остается возбужденным независимо от состояния рельсовой цепи. С момента выхода состава на рельсовую цепь прекращается импульсная работа реле И, отчего выключаются реле ПИ, П, П1 и на светофоре появляется красный огонь.
После Ирослёдоваййй последнего ската поезда восстанавливается импульсная работа рельсовой цепи, реле Я работает в импульсном режиме, но реле ПИ не возбуждается, так как его цепь разомкнута тыловым контактом реле ПИ1. Также остаются выключенными реле П и П1 и на светофоре продолжает гореть красный огонь до момента устранения повреждения.
Варистор, включенный параллельно обмотке реле ПИ, защищает контакт реле Я от разрушения. Чтобы не нарушилась нормальная работа дешифратора после кратковременной потери шунта, последовательно с диодом Д1 включен фронтовой контакт реле ПИ.
В момент потери шунта шунтирующая цепочка размыкается и реле ПИ1 становится быстродействующим. В первом интервале оно выключается фронтовым контактом реле И1 и отпускает якорь. В импульсе через фронтовой контакт реле Я и тыловой контакт 11-13 реле ПИ1 возбуждается реле ПИ и дешифратор переходит в нормальный режим работы.
При появлении непрерывного питания реле Я остаются возбужденными реле И1, ПИ, ПИ1. Контактами реле Я и И1 выключается реле П и за ним реле П1; на светофоре зеленый огонь меняется на красный.
Попадание в рельсовую цепь переменного тока частотой 50 Гц вызывает импульсную работу реле Я и И1 с такой же частотой. Вспомогательные реле, обладая большим реактивным сопротивлением для частоты 50 Гц, не получают необходимой импульсной подпитки и отпускают свои якоря, на светофоре вместо зеленого загорается красный огонь.
Защита от ложного срабатывания путевого реле осуществлена путем применения импульсных путевых реле с поляризованной магнитной системой, имеющей регулировку якоря с преобладанием, и осуществления чередования полярности в смежных рельсовых цепях. Защита только путем чередования полярноститока, как это делается в рельсовых цепях с непрерывным питанием, оказывается недостаточной, так как прохождение импульсов тока в смежных рельсовых цепях может не совпадать по времени и импульсы будут проходить асинхронно.
Рис. 16. Контроль и защита при повреждении изолирующих стыков в импульсных рельсовых цепях
Действие защиты в импульсных рельсовых цепях поясняется на рис. 16, а. Включенное в рельсовую цепь 5/7 импульсное путевое реле ИП имеет регулировку якоря с преобладанием влево и может работать только от импульсов тока (показано штриховыми стрелками), поступающих из собственной рельсовой цепи. При импульсной работе реле ИП переключается его контакт в цепи конденсаторного дешифратора и возбуждается реле П, фиксируя свободность участка 5П.
В случае короткого замыкания изолирующих стыков из смежной рельсовой цепи ЗП поступают импульсы тока обратной полярности (показаны сплошными стрелками), от которых реле ИП не работает и удерживает якорь в нерабочем состоянии. С момента прекращения импульсной работы реле ИП выключается реле П и переключает на светофоре разрешающий огонь на запрещающий. При занятом состоянии рельсовой цепи 7П (рис. 16, б) и коротком замыкании изолирующих стыков у светофора 5 импульсы тока из рельсовой цепи 5П попадают в реле ИП. За счет регулировки якоря реле с преобладанием реле ИП от этих импульсов не работает, отчего выключается реле П и на светофоре появляется красный огонь.
Одновременно с импульсами постоянного тока из рельсовой цепи 5П могут поступать кодовые импульсы переменного тока, если у светофора 3 неисправен конденсаторный дешифратор и выключено путевое реле 77. Как видно из схемы, тыловым контактом этого реле подано питание на кодовый трансформатор КТ. В цепи вторичной обмотки КТ переключением контакта трансмиттерного реле Т в рельсовую цепь 5/7 посылаются кодовые импульсы переменного тока, которые воспринимаются реле ИП рельсовой цепи 7П. При высоком быстродействии реле ИП
оно успевает работать с частотой переменного тока и включает конденсаторный дешифратор..
Чтобы исключить возбуждение реле П, в цепи конденсаторного дешифратора включен ограничивающий дроссель Др. При повышенной частоте работы реле ИП за счет высокого индуктивного сопротивления дросселя снижается величина тока и реле П, отпуская якорь, сохраняет на светофоре красный огонь.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Релейный дешифратор
Релейный дешифратор ( рис. 6) представляет собой схему, построенную на четырех реле. [1]
Релейный дешифратор вывода ( РД) служит для преобразования числа декады С1 из двоично-десятичного кода в десятичный для передачи на бухгалтерскую машину. [3]
В релейном дешифраторе ( в отличие от конденсаторного) время замедления реле на притяжение и отпадание якоря незначительно меняется при колебаниях напряжения источника питания, благодаря чему удается получить стабильное время срабатывания реле при шунтировании рельсовой цепи и обеспечить минимальную задержку подачи кодов АЛ С в рельсовую цепь. [4]
Для управления переездной сигнализацией используется путевое реле П рельсовой цепи перед переездом. Реле Я может быть включено по схеме релеино-конденсаторного или релейного дешифратора ; обе схемы применяются в эксплуатации. [12]
На рис. 7.6 показана схема автоматической установки с программным управлением для проверки сопротивлений электрических цепей. Программа записывается двоичным кодом на перфорированной ленте, которая через релейный дешифратор осуществляет включение сопротивлений. В целях упрощения на схеме показаны лишь два релейных дешифратора на восемь точек, выбирающие и включающие в схему измеряемые сопротивления. Каждый дешифратор может подключать к измерительному мосту любую из 127 точек. К этим точкам через специальный жгут со штепсельными разъемами подключаются выводные точки проверяемой схемы. Запись на ленте для подключения любой из 127 точек состоит из комбинации отверстий, пробитых на дорожках. [15]
При вступлении на РЦ поезда или при нарушении целостности рельсовой нити прекращается импульсная работа реле И, тыловой контакт его будет непрерывно замкнут и конденсатор С1 будет заряжен. Однако он не может разрядиться на обмотку реле П и конденсатор С2, так как фронтовой контакт реле И больше не замыкается. После разряда конденсатора С2 (около 1 с) реле П отпускает якорь, фиксируя занятость РЦ.
Схема дешифратора обеспечивает защиту от посторонних токов помех, от переменного кодового тока АЛС, а также исключает возможность возбуждения путевого реле П при занятой РЦ в случае повреждения отдельных элементов схемы. При попадании в обмотку импульсного реле блуждающих токов или при механическом заедании якоря (импульсное реле не относится к реле 1 класса надежности) импульсная работа реле И прекращается, его фронтовой контакт будет непрерывно замкнут, и после разряда конденсаторов С1 и С2 на обмотку реле П последнее отпустит якорь.
При замыкании изолирующих стыков и занятой РЦ в обмотку импульсного реле может попадать переменный кодовый ток АЛС 50 Гц. Так как реле И является быстродействующим, то его якорь начинает работать от каждой полуволны переменного тока, т. е. будет вибрация якоря с частотой 50 Гц. При этом возможно замыкание его фронтового контакта. Для исключения возбуждения путевого реле П в цепь разряда конденсатора С1 включено большое индуктивное сопротивление – ограничивающий дроссель Од, в качестве которого используется первичная обмотка трансформатора типа СТ-3. При вибрации якоря реле И с частотой 50 Гц индуктивное сопротивление дросселя Од препятствует нарастанию напряжения на обмотке реле П и конденсаторе С2, и оно не достигает напряжения срабатывания. Опасность возбуждения могла бы возникнуть при коротком замыкании дросселя. Однако его исправность контролируется при нормальной работе схемы.
В случае замыкания дросселя напряжение на реле П становится недостаточным для его срабатывания и реле П отпускает якорь, тем самым обнаруживая неисправность дешифратора.
Схема дешифратора исключает возможность ложного возбуждения путевого реле и при других неисправностях схемы: при обрывах или пробое конденсаторов С1 и С2, обрыве или пробое диодов Д1 и Д2, а также при сочетании ряда повреждений; при случайном замыкании (сваривании) всех трех контактов импульсного реле (фронтового, общего и тылового) реле П и конденсатор С2 будут зашунтированы диодом Д1. Диод Д1 применен для разделения цепей заряда и разряда конденсатора С1. Диод Д2 защищает контакт реле И от искрообразования. Хотя обрыв диода Д2 не контролируется, однако это повреждение не может привести к ложному возбуждению путевого реле. В этом случае на контакте реле И возникает сильная искра, сто приведет лишь к преждевременному износу контакта.
Рассмотренная схема конденсаторного дешифратора предназначена для применения в эксплуатируемых системах автоблокировки постоянного тока. При новом проектировании и строительстве автоблокировки применяется схема релейного дешифратора (рис. 2.3, б). В релейном дешифраторе используются три дополнительных реле: повторитель импульсного реле И1 типа ИМШ1-1700, медленнодействующий повторитель ПИ типа АНШМ2-760 и его повторитель ПИ1 типа АНШ2-700. Основное путевое реле П применено типа АНШ2-700. Кремниевые диоды Д2, Д3 и Д4 типа Д226 обеспечивают замедление реле на отпадание, а диод Д1 того же типа предназначен для исключения попадания циркулирующих через диод Д2 и обмотку реле ПИ токов в другие цепи.
Схема релейного дешифратора сложна, но она обеспечивает высокую надежность работы за счет исключения электролитических конденсаторов, параметры которых могут изменяться от продолжительности времени их работы и температуры окружающей среды. В этой схеме достигается более стабильное время отпадания якоря путевого реле в пределах 0,9 – 1,0 с, благодаря чему обеспечивается удовлетворительный режим подачи кодовых сигналов АЛС при вступлении на РЦ поезда.
Схема релейного дешифратора отвечает всем требованиям безопасности, которые были рассмотрены выше применительно к конденсаторному дешифратору, в том числе при обрывах и замыканиях диодов и обмоток реле, а также при замыкании (сваривании) всех трех контактов импульсного реле.
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Шифраторы и дешифраторы
Назначение и применение шифраторов и дешифраторов
Одними из очень важных элементов цифровой техники, а особенно в компьютерах и системах управления являются шифраторы и дешифраторы.
Когда мы слышим слово шифратор или дешифратор, то в голову приходят фразы из шпионских фильмов. Что-то вроде: расшифруйте депешу и зашифруйте ответ.
В этом нет ничего неправильного, так как в шифровальных машинах наших и зарубежных резидентур используются шифраторы и дешифраторы.
Шифраторы.
Таким образом, шифратор (кодер), это электронное устройство, в данном случае микросхема, которая преобразует код одной системы счисления в код другой системы. Наибольшее распространение в электронике получили шифраторы, преобразующие позиционный десятичный код, в параллельный двоичный. Вот так шифратор может обозначаться на принципиальной схеме.
К примеру, представим, что мы держим в руках обыкновенный калькулятор, которым сейчас пользуется любой школьник.
Поскольку все действия в калькуляторе выполняются с двоичными числами (вспомним основы цифровой электроники), то после клавиатуры стоит шифратор, который преобразует вводимые числа в двоичную форму.
Все кнопки калькулятора соединяются с общим проводом и, нажав, к примеру, кнопку 5 на входе шифратора, мы тут же получим двоичную форму данного числа на его выходе.
Конечно же, шифратор калькулятора имеет большее число входов, так как помимо цифр в него нужно ввести ещё какие-то символы арифметических действий, поэтому с выходов шифратора снимаются не только числа в двоичной форме, но и команды.
Если рассмотреть внутреннюю структуру шифратора, то несложно убедиться, что он выполнен на простейших базовых логических элементах.
Во всех устройствах управления, которые работают на двоичной логике, но для удобства оператора имеют десятичную клавиатуру, используются шифраторы.
Дешифраторы.
Дешифраторы относятся к той же группе, только работают с точностью до наоборот. Они преобразуют параллельный двоичный код в позиционный десятичный. Условное графическое обозначение на схеме может быть таким.
Если говорить о дешифраторах более полно, то стоит сказать, что они могут преобразовывать двоичный код в разные системы счисления (десятичную, шестнадцатиричную и пр.). Всё зависит от конкретной цели и назначения микросхемы.
Простейший пример. Вы не раз видели цифровой семисегментный индикатор, например, светодиодный. На нём отображаются десятичные цифры и числа к которым мы привыкли с детства (1, 2, 3, 4. ). Но, как известно, цифровая электроника работает с двоичными числами, которые представляют комбинацию 0 и 1. Что же преобразовало двоичный код в десятичный и подало результат на цифровой семисегментный индикатор? Наверное, вы уже догадались, что это сделал дешифратор.
Работу дешифратора можно оценить вживую, если собрать несложную схему, которая состоит из микросхемы-дешифратора К176ИД2 и светодиодного семисегментного индикатора, который ещё называют «восьмёркой». Взгляните на схему, по ней легче разобраться, как работает дешифратор. Для быстрой сборки схемы можно использовать беспаечную макетную плату.
Для справки. Микросхема К176ИД2 разрабатывалась для управления 7-ми сегментным светодиодным индикатором. Эта микросхема способна преобразовать двоичный код от 0000 до 1001, что соответствует десятичным цифрам от 0 до 9 (одна декада). Остальные, более старшие комбинации просто не отображаются. Выводы C, S, K являются вспомогательными.
У микросхемы К176ИД2 есть четыре входа (1, 2, 4, 8). Их ещё иногда обозначают D0 – D3. На эти входы подаётся параллельный двоичный код (например, 0001). В данном случае, двоичный код имеет 4 разряда. Микросхема преобразует код так, что на выходах (a – g) появляются сигналы, которые и формируют на семисегментном индикаторе десятичные цифры и числа, к которым мы привыкли. Так как дешифратор К176ИД2 способен отобразить десятичные цифры в интервале от 0 до 9, то на индикаторе мы увидим только их.
Представим число 0101 в десятичном виде 0101 = 0*8 + 1*4 + 0*2 + 1*1 = 4 + 1 = 5. Теперь взглянем на схему и увидим, что вес разряда соответствует цифре, на которую умножается 0 или 1 в формуле.
Дешифратор на базе технологии ТТЛ – К155ИД1 использовался в своё время для управления газоразрядным цифровым индикатором типа ИН8, ИН12, которые были очень востребованы в 70-е годы, так как светодиодные низковольтные индикаторы ещё были очень большой редкостью.
Всё изменилось в 80-е годы. Можно было свободно приобрести семисегментные светодиодные матрицы (индикаторы) и среди радиолюбителей прокатился бум сборки электронных часов. Самодельные электронные часы не собрал для дома только ленивый.
Электроника
учебно-справочное пособие
Дешифраторы
Дешифраторы решают следующие задачи:
Дешифраторы выпускаются в виде отдельных микросхем или используются в составе других микросхем. В настоящее время десятичные или восьмеричные дешифраторы используются в основном как составная часть других микросхем, таких как мультиплексоры, демультиплексоры, ПЗУ или ОЗУ.
Дешифратор n-разрядного двоичного числа имеет выходов. Дешифратор называется полным, если он имеет количество выходов m, связанных с количеством разрядов n входного двоичного числа следующим соотношением:
Дешифратор, у которого при n входах число выходов меньше 2n ( m n ), называется неполным.
Преобразование производится по правилам, описанным в таблицах истинности. Для построения дешифратора можно воспользоваться правилами построения схемы для произвольной таблицы истинности.
Обычно, указанный в схеме номер вывода дешифратора соответствует десятичному эквиваленту двоичного кода, подаваемого на вход дешифратора в качестве входных переменных, вернее сказать, что при подаче на вход устройства параллельного двоичного кода на выходе дешифратора появится сигнал на том выходе, номер которого соответствует десятичному эквиваленту двоичного кода. Отсюда следует то, что в любой момент времени выходной сигнал будет иметь место только на одном выходе дешифратора. В зависимости от типа дешифратора, этот сигнал может иметь как уровень логической единицы (при этом на всех остальных выходах уровень логического 0), так и уровень логического 0 (при этом на всех остальных выходах уровень логической 1). В дешифраторах каждой выходной функции соответствует только один минтерм, а количество функций определяется количеством разрядов двоичного числа. Если дешифратор реализует все минтермы входных переменных, то он называется полным дешифратором (в качестве примера неполного дешифратора можно привести дешифратор двоично-десятичных чисел).
Обозначение дешифраторов на принципиальных схемах показано на рис. 1.
 | ||
 |  |  |
| а) | б) | в) |
Линейный (одноступенчатый) дешифратор
Данный дешифратор используется, если на его вход подаётся двоично-десятичный код только в прямой форме. Схема такого дешифратора состоит из входных элементов “И-НЕ” и выходных схем “И”.
| Входы | Выходы | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 8 | 4 | 2 | 1 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 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 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
В соответствии с принципами построения произвольной таблицы истинности по произвольной таблице истинности получим схему дешифртора, реализующего таблицу истинности, приведённую в таблице 1. Эта схема приведена на рисунке 2.
Как видно на этой схеме для реализации каждой строки таблицы истинности потребовалась схема «4И». Схема «ИЛИ» не потребовалась, так как в таблице истинности на каждом выходе присутствует только одна единица.
Точно так же можно получить схему для любого другого дешифратора.
Функциональная схема дешифратора на 16 выходов приведена на рисунке 3. Для преобразования сигнала необходимо на входы V1 и V2 микросхемы подать сигналы логических нулей.
Пусть на входе дешифратора присутствует двоичное число 1111. В этом случае на всех пяти входах элемента DD1.15 будут сигналы логических единиц, а на выходе этого элемента будет логический нуль. На выходах всех остальных 15 элементов будут сигналы логических единиц. Если хотя бы на одном из входов V логическая единица, то единицы будут на всех 16 выходах.
На рис. 4 представлен интегральный дешифратор К155ИД3. Входы E0 и E1 являются разрешающими. При наличии на них напряжения низкого уровня на одном из выходов дешифратора 0-15 также имеется напряжение низкого уровня, причем номер этого выхода является эквивалентом двоичного числа, поданного на входы 1, 2, 4, 8. Так, при подаче кодовой комбинации входных сигналов 0110 в активном состоянии будет выход 6 (вывод 7) При этом на всех остальных выходах будет напряжение высокого уровня. Если же на входы E0, E1 подать напряжение высокого уровня, то такое же напряжение будет на всех выходах дешифратора. Поэтому входы E0, E1 называют разрешающими или стробирующими.
К преимуществу линейных дешифраторов можно отнести простоту схемы и высокое быстродействие, поскольку входные переменные одновременно поступают на все элементы И. Одновременно, без дополнительных задержек, формируется и результат на выходах этих элементов.
К недостаткам следует отнести:
Пирамидальные дешифраторы
Пирамидальные дешифраторы позволяют реализовать схему на базе только двухвходовых элементов логического умножения (конъюнкции). Принцип построения этих дешифраторов состоит в том, что сначала строят линейный дешифратор для двухразрядного числа X1, X2, для чего необходимы 2 2 =4 двухвходовые схемы И. Далее, каждая полученная конъюнкция логически умножается на входную переменную X3 в прямой и инверсной форме. Полученная конъюнкция снова умножается на входную переменную X4 в прямой и инверсной форме и т.д. Наращивая таким образом структуру, можно построить пирамидальный дешифратор на произвольное число входов.
На рис. 5 приведена реализация дешифратора 3×8. Схема этого дешифратора состоит только из схем «И». Но на входы этой схемы должен подаваться только двоичный код числа как в прямом, так и в инверсном виде.
Для построения такого дешифратора потребуется 12 двухвходовых элементов 2И и три инвертора (на схеме не показаны). Пирамидальные дешифраторы при больших количествах входных переменных позволяют несколько упростить конструкцию устройства, т.е. уменьшить количество интегральных микросхем.
Семисегментный дешифратор
Для отображения десятичных и шестнадцатеричных цифр часто используется семисегментный индикатор. Изображение семисегментного индикатора и название его сегментов приведено на рисунке 6.
Для изображения на таком индикаторе цифры 0 достаточно зажечь сегменты a, b, c, d, e, f. Для изображения цифры ‘1’ зажигают сегменты b и c. Точно таким же образом можно получить изображения всех остальных десятичных или шестнадцатеричных цифр. Все комбинации таких изображений получили название семисегментного кода.
Составим таблицу истинности дешифратора, который позволит преобразовывать двоичный код в семисегментный. Пусть сегменты зажигаются нулевым потенциалом. Тогда таблица истинности семисегментного дешифратора примет вид, приведенный в таблице 1. Конкретное значение сигналов на выходе дешифратора зависит от схемы подключения сегментов индикатора к выходу микросхемы.
| Входы | Выходы | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 8 | 4 | 2 | 1 | a | b | c | d | e | f | g |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
В соответствии с принципами построения произвольной таблицы истинности по произвольной таблице истинности получим принципиальную схему семисегментного дешифратора, реализующего таблицу истинности, приведённую в таблице 1. На этот раз не будем подробно расписывать процесс разработки схемы. Полученная принципиальная схема семисегментного дешифратора приведена на рисунке 7.
Для облегчения понимания принципов работы схемы на выходе логических элементов «И» показаны номера строк таблицы истинности, реализуемые ими.
Например, на выходе сегмента ‘a’ логическая единица появится только при подаче на вход комбинации двоичных сигналов 0001 (1) и 0100 (4). Это осуществляется объединением соответствующий цепей элементом «2ИЛИ». На выходе сегмента ‘b’ логическая единица появится только при подаче на вход комбинации двоичных сигналов 0101 (5) и 0110 (6), и так далее.
В настоящее время семисегментные дешифраторы выпускаются в виде отдельных микросхем или используются в виде готовых блоков составе других микросхем. Условно-графическое обозначение микросхемы семисегментного дешифратора приведено на рисунке 8.
В качестве примера семисегментных дешифраторов можно назвать такие микросхемы отечественного производства как К176ИД3. В современных цифровых схемах семисегментные дешифраторы обычно входят в состав больших интегральных схем.
Cинтез дешифратора
| Х2 | Х1 | Х0 | Y0 | Y1 | Y2 | Y3 | Y4 | Y5 | Y6 | Y7 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
Как следует из таблицы состояния, каждой функции соответствует только один минтерм, следовательно, не требуется минимизировать эти функции (рис. 9).
Из полученных уравнений и схемы дешифратора следует, что для реализации полного дешифратора на m входов (переменных) потребуются n = 2 m элементов конъюнкции (количество входов каждого элемента “И” равно m) и m элементов отрицания.
Двухступенчатые дешифраторы на интегральных микросхемах
Пример дешифратора для пятиразрядного двоичного кода. Каждый дешифратор выполнен с управляющими входами, объединенными конъюнктивно. При выполнении условия конъюнкции на выходе, номер которого соответствует десятичному эквиваленту двоичного кода, появится уровень логического “0”. В противном случае все выходы находятся в состоянии логической единицы (рис. 10). Как следует из рис. 6, пятиразрядный дешифратор, имеющий 32 выхода, выполнен на базе четырех дешифраторов с использованием лишь одного дополнительного инвертора, что достигнуто благодаря наличию входной управляющей логики каждой интегральной микросхемы. Нетрудно заметить, что входная логика дешифраторов КР1533ИД7 позволяет реализовать функцию дешифратора 2×3 без дополнительных элементов, а полного дешифратора 2×4 с использованием одного инвертора.
