- פרינסיפה בסיסית של מפענח:
- חסרונות של מפענחים סטנדרטיים:
- מפענח עדיפות:
- 3: 8 מפענחים:
- 4:16 מפענח:
- יישומים:
מפענח הוא סוג של מעגל משלב שמפענח ערך סיביות קטן לערך סיביות גדול. זה משמש בדרך כלל בשילוב עם מקודדים שעושה בדיוק את ההפך ממה שמפענח עושה, אז קרא על קודנים כאן לפני שתמשיך עם מפענחים. שוב בדיוק כמו מקודדים ישנם גם סוגים רבים של מפענחים, אך מספר קווי הפלט במפענח תמיד יהיה יותר ממספר קווי הקלט. נלמד כיצד פועל מפענח וכיצד נוכל לבנות אחד לפרויקט שלנו במדריך זה.
פרינסיפה בסיסית של מפענח:
כפי שנאמר קודם לכן, המפענח הוא רק חלק נגדי של מקודד. זה לוקח מספר מסוים של ערכים בינאריים כקלטים ומפענחים ואז לשורות נוספות באמצעות לוגיקה. מפענח מדגם מוצג להלן שלוקח 2 קווים כקלט וממיר אותם 4 קווים.
כלל אצבע נוסף עם מפענחים הוא שאם מספר הקלטים נחשב ל- n (כאן n = 2), מספר הפלט תמיד יהיה שווה ל- 2 n (2 2 = 4) שהוא ארבע במקרה שלנו. המפענח כולל 2 קווי קלט ו -4 קווי יציאה; מכאן שמפענח מסוג זה נקרא מפענחי 2: 4. שני סיכות הכניסה נקראות כ- I1 ו- I0 וארבע סיכות המוצא נקראות מ- O0 ל- O3 כמוצג לעיל.
חשוב גם לדעת כי למפענח רגיל כמו זה שמוצג כאן יש חסרון בכך שאינו מסוגל להבחין בין מצב שתי הקלטים הן אפס (לא מחובר למעגלים אחרים) ושני הקלטים נמוכים (לוגיקה 0). ניתן לפתור את החיסרון באמצעות מפענח עדיפות שנלמד בהמשך מאמר זה. טבלת האמת של מפענח רגיל מוצגת להלן
מתוך טבלת האמת מפענח נוכל לכתוב את הביטוי בוליאני עבור כל שורת פלט, פשוט בצעו שבו הפלט מקבל גבוה ומהווה לוגיקת מבוסס על הערכים של I1 ו I0. זה דומה מאוד לשיטת המקודד, אך כאן אנו משתמשים בהיגיון AND במקום בהיגיון OR. הביטוי הבוליאני עבור כל ארבע השורות ניתן להלן, כאשר הסמל (.) מייצג AND לוגיקה והסמל (') אינו מייצג היגיון
O 0 = אני 1 '.אני 0 ' O 1 = אני 1 '.אני 0 O 2 = אני 1.אני 0 ' O 3 = אני 1.אני 0
עכשיו שיש לנו את כל ארבעת הביטויים נוכל להמיר את הביטויים האלה למעגל שער לוגיקה משולב באמצעות השערים AND ולא השערים. כל שעליך לעשות הוא להשתמש בשערי AND במקום (.) ובשער NOT (לוגיקה הפוכה) במקום (') ותקבל את דיאגרמת ההיגיון הבאה.
בואו לבנות את דיאגרמת המעגל של מפענח 2: 4 על לוח לחם ולבדוק איך זה עובד בחיים האמיתיים. כדי לגרום לזה לעבוד כחומרה עליכם להשתמש בשער ההיגיון IC כמו 7404 ל- NOT gate וב- 7408 לשער AND. שתי הכניסות I0 ו- I1 מסופקות באמצעות כפתור לחיצה והפלט נצפה באמצעות נורות LED. ברגע שתבצע את החיבור על קרש הלחם זה ייראה בערך כך בתמונה למטה
הלוח מופעל על ידי ספק חיצוני + 5V, אשר בתורו מניע את שער ה- IC באמצעות ה- Vcc (סיכה 14) וסיכות הקרקע (סיכה 7). הקלט ניתן על ידי לחצני לחיצה, כאשר הוא נלחץ זה לוגיקה 1 וכאשר לא לוחצים עליו זה נותן לוגיקה 0, מתווסף גם נגיעה נפתחת של הערך 1k לאורך קווי הקלט כדי למנוע ממצבים צפים של הפינים. קווי הפלט (O0 עד O3) ניתנים באמצעות נורות LED אדומות אלה, אם הם זוהרים זה לוגי 1 אחר זה לוגי 0. העבודה המלאה של מעגל מפענח זה מוצגת בסרטון להלן.
שים לב כי טבלת האמת עבור כל קלט מוצגת בפינה השמאלית העליונה והנורית גם זוהרת באותה צורה מסודרת. באופן דומה אנו יכולים גם ליצור דיאגרמה לוגית משולבת לכל סוגי המפענחים ולבנות אותם על חומרה כזו. אתה יכול גם לבדוק את ה- IC המפענחים הזמינים אם הפרויקט שלך מתאים לאחד כזה.
חסרונות של מפענחים סטנדרטיים:
בדיוק כמו מקודד גם המפענח הסטנדרטי סובל מאותה בעיה, אם שתי הכניסות אינן מחוברות (לוגיקה X) הפלט לא יישאר כאפס. במקום זאת המפענח יחשב את זה כאל לוגיקה 0 והסיב O0 יהיה גבוה.
מפענח עדיפות:
לכן אנו משתמשים במפענח העדיפות בכדי להתגבר על בעיה זו, למפענח מסוג זה יש סיכת קלט נוספת שכותרתה "E" (Enable) שתתחבר לסיכה התקפה של מפענח העדיפות. תרשים בלוקים עבור בעדיפות מפענח מוצג למטה.
טבלת האמת עבור מקודד עדיף גם מוצגת להלן, כאן X מייצג שום קשר ו "1" מייצג גבוה היגיון "0" מייצגים נמוכים היגיון. שימו לב כי ביט ההפעלה הוא 0 כאשר אין חיבור בקווי הקלט ומכאן שגם קווי הפלט יישארו אפסים. בדרך זו נוכל להתגבר על החיסרון הנ"ל.
כמו תמיד מטבלת האמת אנו יכולים להניע את הביטוי הבוליאני עבור שורות הפלט O0 ל- O3. הביטוי הבוליאני לטבלת האמת שלעיל מוצג להלן. אם אתה מסתכל מקרוב אתה יכול להבחין שהביטוי זהה לזה של מפענח רגיל של 2: 4, אך ביט האפשר (E) נעשה ל- AND עם הביטוי.
O 0 = EI 1 '. I 0 ' O 1 = EI 1 '. I 0 O 2 = EI 1. I 0 ' O 3 = EI 1. I 0
ניתן לבנות את דיאגרמת הלוגיקה המשולבת לביטוי בוליאני לעיל באמצעות כמה ממירים (NOT Gates) ושערים עם 3 קלט ו- AND. פשוט החלף את סמל (') בממירים ואת סמל (.) בשער AND ותקבל את דיאגרמת ההיגיון הבאה.
3: 8 מפענחים:
ישנם גם כמה מפענחים מסדר גבוה כמו 3: מפענח 8 ואת 04:16 מפענח אשר הוא יותר נפוץ. מפענחים אלה משמשים לעתים קרובות בחבילות IC למורכבות המעגל. מקובל מאוד לשלב מפענחי סדר נמוך יותר כמו 2: 4 מפענחים ליצירת מפענח מסדר גבוה יותר. למשל אנו יודעים שלמפענח 2: 4 יש 2 כניסות (I0 ו- I1) ו -4 יציאות (O0 עד O3) ומפענח 3: 8 כולל שלוש כניסות (I0 עד I2) ושמונה יציאות (O0 עד O7). אנו יכולים להשתמש בנוסחאות הבאות כדי לחשב את מספר המפענחים מהסדר הנמוך (2: 4) הנדרש ליצירת מפענח מסדר גבוה יותר כמו מפענח 3: 8.
המספר הנדרש של מפענח הזמנה תחתונה = m2 / m1 איפה, m2 -> מספר היציאות עבור מפענח מסדר נמוך m1 -> מספר היציאות עבור מפענח מהסדר הגבוה יותר
במקרה שלנו, הערך של m1 יהיה 4 והערך של m2 יהיה 8, לכן החלת ערכים אלה בנוסחאות שלעיל נקבל
המספר הנדרש של מפענח 2: 4 עבור מפענח 3: 8 = 8/4 = 2
עכשיו אנחנו יודעים שנצטרך שני מפענחים 2: 4 כדי ליצור מפענח 3: 8, אבל איך צריך לחבר את שני אלה כדי לאסוף. דיאגרמת הגוש למטה מראה בדיוק את זה
כפי שניתן לראות, הקלטים A0 ו- A1 מחוברים ככניסות מקבילות לשני המפענחים ואז סיכת ה- Enable של המפענח הראשון גורמת לשמש כ- A2 (קלט שלישי). האות ההפוך של A2 ניתן לפין Enable של המפענח השני כדי לקבל את הפלטים Y0 ל- Y3. כאן הפלטים Y0 עד Y3 מכונים ארבעה מנטרים נמוכים יותר והפלטים Y4 ל- Y7 מכונים ארבעה מנטרים גבוהים יותר. המינמטים מהסדר הנמוך מתקבלים מהמפענח השני והמינמנטים מהסדר הגבוה מתקבלים מהמפענח הראשון. אף על פי שחסרון אחד בולט בסוג זה של עיצוב קומבינציוני הוא בכך, למפענח לא יהיה סיכת הפעלה שהופכת אותו לרגיש לבעיות עליהם דנו קודם.
4:16 מפענח:
בדומה למפענח 3: 8 ניתן גם לבנות מפענח 4:16 על ידי שילוב של שני מפענחים 3: 8. עבור מפענח 4: 16 יהיו לנו ארבע כניסות (A0 עד A3) ושישה עשר יציאות (Y0 עד Y15). ואילו, עבור מפענח 3: 8 יהיו לנו רק שלוש כניסות (A0 עד A2).
כבר השתמשנו בנוסחאות כדי לחשב את מספר המפענח הנדרש, במקרה זה הערך של m1 יהיה 8 מאז 3: 8 למפענח יש 8 יציאות והערך של m2 יהיה 16 מכיוון שמפענח 4:16 כולל 16 יציאות אז יישום הערכים הללו בנוסחאות שלמעלה נקבל
המספר הנדרש של 3: 8 מפענח עבור 4:16 מפענח = 16/8 = 2
לכן אנו דורשים שני מפענחים 3: 8 לבניית מפענח 4:16, הסידור של שני המפענחים 3: 8 יהיה דומה גם לזה שעשינו קודם. דיאגרמת הבלוק לחיבור שני מפענחי 3: 8 יחד מוצגת להלן.
כאן הפלטים Y0 עד Y7 נחשבים לשמונה מפעילים נמוכים יותר והפלט מ- Y8 ל- Y16 נחשב לשמונה מנטרים גבוהים יותר. המינמנטים הימניים התחתונים נוצרים ישירות באמצעות הקלטים A0, A1 ו- A2. אותם אותות ניתנים גם לשלושת הכניסות של המפענח הראשון, אך סיכת ה- Enable של המפענח הראשון משמש כסיכת הכניסה הרביעית (A3). האות ההפוך של הקלט A3 הרביעי ניתן לסיכת ההפעלה של המפענח השני. המפענח הראשון מוציא את ערך שמונה המינימטים הגבוהים יותר.
יישומים:
בדרך כלל משתמשים במפענח בשילוב עם מקודד ומכאן ששניהם חולקים את אותם יישומים. ללא מפענחים ומצפנים לא היה ניתן לבצע אלקטרוניקה מודרנית כמו טלפון נייד ומחשבים ניידים. להלן כמה יישומים חשובים של מפענחים.
- יישום אותות רצף
- יישומי איתות תזמון
- קווי רשת
- אלמנטים בזיכרון
- רשתות טלפון