译码器(decoder)是一类多输入多输出组合逻辑电路器件,其可以分为:变量译码和显示译码两类。变量译码器一般是一种较少输入变为较多输出的器件,常见的有n线-2^n线译码和8421BCD码译码两类;显示译码器用来将二进制数转换成对应的七段码,一般可分为驱动LED和驱动LCD两类。

1.译码器工作原理


译码器是一种具有“翻译”功能的逻辑电路,这种电路能将输入二进制代码的各种状态,按照其原意翻译成对应的输出信号。有一些译码器设有一个和多个使能控制输入端,又成为片选端,用来控制允许译码或禁止译码。

 

译码器工作原理

(图片来源于互联网)

在图 1 中,74138 是一种 3 线—8 线译码器 ,三个输入端 CBA 共有 8 种状态组合(000—111),可译出 8 个输出信号 Y0—Y7。这种译码器设有三个使能输入端,当 G2A 与 G2B 均为 0,且 G1 为 1 时,译码器处于工作状态,输出低电平。当译码器被禁止时,输出高电平。

 

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图 2 是检测 74ls138 译码器时间波形的电路,使用的虚拟仪器为数字信号发生器逻辑分析仪。数字信号发生器在一个周期内按顺序送出两组 000—111 的方波信号。

 

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图 3 表明如何将两片 3 线—8 线译码器连接成 4 线—16 线译码器。其中第二片 74138 的使能端 G1 和第一片的使能端 G2A 接成 D 输入端。当 D=0 时,第一片 74138 工作,对 0000—0111 的输入信号进行译码输出。当 D=1 时,第二片 74138 工作,对 1000—1111 的输入信号进行译码输出。

 

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在图 4 中 ,7442 为二—十进制译码器,具有 4 个输入端和 10 个输出端。输入信号采用 8421BCD 码,二进制数 0000—1001 与十进制数 0—9 对应。当输入超过这个范围是无效,10 个输出端均为高电平。7442 电路没有使能端,因此只要输入在规定范围内,就会有一个输出端为低电平。

 

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图 5 位 BCD—七段显示译码器电路,LED 数码管将显示与 BCD 码对应的十进制数 0—9。因为显示译码器电路输出高电平,所以应该采用共阴极 LED 数码管。编码与译码的过程刚好相反。通过编码器可对一个有效输入信号生成一组二进制代码。有的编码器设有使能端,用来控制允许编码或禁止编码。

 

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优先编码器的功能是允许同时在几个输入端有输入信号,编码器按输入信号排定的优先顺序,只对同时输入的几个信号中优先权最高的一个进行编码。在图 6 中,7417 为 BCD 优先编码器,输入和输出都是低电平有效。为了取得有效输出高电平,可在每个输出端连接一个反相器。7417 只有 1—9 各输入端,0 输入端不接入电路。这是因为 7417 约定,当无有效输入时,输出 0 的 BCD 代码 0000。

 

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图 7 是一个检测优先编码 / 译码功能的逻辑电路,对每一个接地的逻辑开关,数码管都会显示一个相应的十进制数。在输入端的 8 个逻辑开关中,代号为[7]的优先级别最高,代号为[0]的优先级别最低。

 

2.译码器逻辑功能

 

译码器的逻辑功能简单来说可以分为三个步骤:

(1)实现逻辑函数;

(2)实现存储系统的地址译码;

(3)带使能段的译码器可用作数据分配器或脉冲分配器。

 

3.译码器应用


译码器在数字系统中有广泛的用途,不仅用于代码的转换、终端的数字显示,还用于数据分配,存贮器寻址和组合控制信号等。不同的功能可选用不同种类的译码器。


译码是编码的逆过程,在编码时,每一种二进制代码,都赋予了特定的含义,即都表示了一个确定的信号或者对象。把代码状态的特定含义“翻译”出来的过程叫做译码,实现译码操作的电路称为译码器。或者说,译码器是可以将输入二进制代码的状态翻译成输出信号,以表示其原来含义的电路。