13. Αποπολυπλέκτες και αποκωδικοποιητές

Τα συνδυαστικά κυκλώματα που υλοποιούν τους αποπολυπλέκτες και τους αποκωδικοποιητές περιγράφονται μαζί σε αυτό το άρθρο, για το λόγο ότι τα ολοκληρωμένα κυκλώματα που τα υλοποιούν μπορούν να λειτουργήσουν στην ίδια μονάδα είτε σε λειτουργία αποπολυπλέκτη είτε σε λειτουργία αποκωδικοποιητή ανάλογα πως θα διασυνδεθεί.

Ο αποπολυπλέκτης demux 1×2n είναι ένα συνδυαστικό κύκλωμα το οποίο έχει μια ψηφιακή είσοδο, και n ψηφιακές γραμμές επιλογής καθώς επίσης  2n ψηφιακές γραμμές εξόδου. Ο αποπολυπλέκτης δέχεται δυαδική πληροφορία στην γραμμή εισόδου και την μεταφέρει σε μια από τις 2n γραμμές εξόδου, που ορίζεται από τις n γραμμές επιλογής.

Με άλλα λόγια, η κύρια εφαρμογή του αποπολυπλέκτη είναι να επιλέγει μια από τις πολλαπλές γραμμές εξόδου, η οποία ορίζεται από τον δυαδικό κώδικα που εφαρμόζεται στις γραμμές επιλογής και να οδηγεί την δυαδική πληροφορία της εισόδου σε αυτή την επιλεγμένη έξοδο.

Ο αποπολυπλέκτης 1Χ4 έχει μια είσοδο Ε δυο γραμμές επιλογής Ι1 και Ι0 και τέσσερις γραμμές εξόδου D0, D1, D2 και D3. Η είσοδος Ε οδηγείται σε εκείνη την γραμμή εξόδου που υποδεικνύουν τα bits των γραμμών επιλογής Ι1 και Ι0.

Ο πίνακας αληθείας του αποπολυπλέκτη 1Χ4 δείχνεται στο ακόλουθο σχήμα.

Από τον παραπάνω πίνακα αληθείας του αποπολυπλέκτη 1Χ4 προκύπτουν οι ακόλουθες λογικές συναρτήσεις εξόδων D0, D1, D2 και D3 σαν συνάρτηση της εισόδου Ε και των γραμμών επιλογής Ι0 και Ι1
D0 = E ‧ I1’ ‧ I0’
D1 = E ‧ I1’ ‧ I0
D2 = E ‧ I1 ‧ I0’
D3 = E ‧ I1 ‧ I0

Συνεπώς το κύκλωμα του αποπολυπλέκτη 1Χ4 υλοποιείται με δυο πύλες ΝΟΤ και τέσσερις πύλες AND τριών εισόδων, όπως φαίνεται στο σχήμα

Ο αποκωδικοποιητής από n σε m (nxm) είναι ένα συνδυαστικό ψηφιακό κύκλωμα το οποίο έχει n γραμμές εισόδου και m γραμμές εξόδου (m ≤ 2n). Κάθε μια γραμμή εισόδου του αποκωδικοποιητή μπορεί να είναι «0» ή «1» συνεπώς υπάρχουν 2n διαφορετικοί συνδυασμοί στην είσοδο. Για κάθε ένα συνδυασμό bits στην είσοδο, μόνο μια γραμμή των εξόδων του αποκωδικοποιητή ενεργοποιείται.

Υπάρχουν αποκωδικοποιητές nxm οι οποίοι χρησιμοποιούν όλους τους συνδυασμούς m=2n για να ενεργοποιήσουν μια έξοδο, δηλαδή διαθέτουν 2n γραμμές εξόδου, όπως ο αποκωδικοποιητής 3×8, ενώ υπάρχουν άλλοι, οι οποίοι διαθέτουν λιγότερες γραμμές εξόδου m ≤ 2n,συνεπώς υποστηρίζονται λιγότεροι συνδυασμοί για την ενεργοποίηση μιας εξόδου.

Ο αποκωδικοποιητής 3Χ8 έχει τρεις γραμμές εισόδου και οκτώ γραμμές εξόδου, που τον κάνει να χρησιμοποιεί όλους τους δυνατούς συνδυασμούς εισόδου. Οι είσοδοι C, B και Α αντιστοιχούν σε ένα 3-bit δυαδικό κώδικα που έχει την ιδιότητα να ενεργοποιεί μια κάθε φορά από τις εξόδους D0, D1, D2, D3, D4, D5, D6 και D7. Για κάθε συνδυασμό στην είσοδο μόνο μια από τις εξόδους είναι «1» και οι άλλοι έξοδοι τίθενται σε «0»

Ο πίνακας αληθείας του αποκωδικοποιητή 3×8 παρουσιάζεται στην ακόλουθη εικόνα.

Από τον πίνακα αληθείας αυτού του αποκωδικοποιητή προκύπτουν οι ακόλουθες λογικές συναρτήσεις των εξόδων:

D0 = C’‧B’‧A’
D1 = C’‧B’‧A
D2 = C’‧B‧A’
D3 = C’‧B‧A
D4 = C‧B’‧A’
D5 = C‧B’‧A
D6 = C‧B‧A’
D7 = C‧B‧A

Ο αποκωδικοποιητής 3×8 μπορεί να υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας τρεις (3) πύλες ΝΟΤ για τα συμπληρώματα και οκτώ (8) πύλες AND των τριών (3) εισόδων. Γενικά ένας αποκωδικοποιητής nx2n υλοποιείται με n πύλες ΝΟΤ και 2n πύλες AND των n εισόδων.

Διπλός αποκωδικοποιητής/αποπολυπλέκτης 1×4 CD4555B και CD4556B

Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα CD4555B και CD4556B περιέχουν το καθένα τους από δυο μονάδες αποκωδικοποιητή/αποπολυπλέκτη 1×4. Κάθε μια μονάδα περιέχει δυο εισόδους επιλογής Α και Β και από μια είσοδο ενεργοποίησης Ε’. Στο ολοκληρωμένο κύκλωμα CD4555B η ενεργοποιημένη έξοδος είναι HIGH ενώ στο CD4556B η ενεργοποιημένη έξοδος είναι LOW.

Όταν η είσοδος ενεργοποίησης είναι HIGH τότε για οποιοδήποτε τιμές των εισόδων Α και Β όλες οι έξοδοι του CD4555B παραμένουν LOW ενώ οι έξοδοι του CD4556B παραμένουν HIGH.

Διπλός 2 σε 4 αποκωδικοποιητής/αποπολυπλέκτης 74xx139

Το ολοκληρωμένο κύκλωμα 74xx139 είναι ένας διπλός 2 σε 4 αποκωδικοποιητής/αποπολυπλέκτης. Αυτό το ολοκληρωμένο κύκλωμα έχει δυο ανεξάρτητους αποκωδικοποιητές με δυο εισόδους το καθένα nA0 και nA1 που ενεργοποιούν μια από τις τέσσερις εξόδους σε κατάσταση αρνητικής λογικής (active LOW). Κάθε μονάδα έχει μια γραμμή ενεργοποίησης εισόδου nE’ σε λειτουργία active LOW.

Όταν η γραμμή ενεργοποίησης εισόδου nE’ είναι HIGH όλες οι έξοδοι γίνονται HIGH ανεξάρτητα από τις τιμές των γραμμών εισόδων nA0 και nA1 Η γραμμή ενεργοποίησης nE’ χρησιμοποιείται για την είσοδο δεδομένων για λειτουργία σαν 1×4 αποπολυπλέκτη.

2 σε 8 αποκωδικοποιητής/αποπολυπλέκτης 74xx138

Το ολοκληρωμένο κύκλωμα 74xx138 σε λειτουργία αποκωδικοποιητή έχει τρεις γραμμές εισόδου A0 A1 και A2 όπου ανάλογα με τις τιμές τους, μια γραμμή εξόδου ενεργοποιείται σε κατάσταση αρνητικής λογικής (active LOW)

To “138” έχει τρεις γραμμές εισόδου ενεργοποίησης: δυο active LOW και μια active HIGH. Αυτό το ολοκληρωμένο κύκλωμα λειτουργεί σαν αποκωδικοποιητής όταν οι είσοδοι Ε1’ και Ε2’ είναι LOW και η είσοδος Ε3’ είναι HIGH

To “138” μπορεί να λειτουργήσει σαν αποπολυπλέκτης χρησιμοποιώντας μια γραμμή εισόδου ενεργοποίησης τύπου active LOW σαν είσοδο δεδομένων και τις υπόλοιπες εισόδους ενεργοποίησης σε LOW ή HIGH για την αντίστοιχη είσοδο.

2 σε 8 αποκωδικοποιητής/αποπολυπλέκτης 74xx238

Το ολοκληρωμένο κύκλωμα 74xx238 είναι ένας αποκωδικοποιητής/αποπολυπλέκτης πανομοιότυπος με τον 74xx138 με τη μόνη διαφορά ότι οι έξοδοι του ακολουθούν την θετική λογική (active HIGH)

Το “238” έχει τρεις εισόδους ενεργοποίησης (enable inputs): δυο active LOW και μια active HIGH. Το ολοκληρωμένο μπαίνει σε λειτουργία αποκωδικοποιητή θέτοντας τις εισόδους Ε1’ και Ε2’ σε κατάσταση LOW και την είσοδο Ε3 σε κατάσταση HIGH.

BCD σε δεκαδικό (1-of-10) αποκωδικοποιητής 74xx42

Το ολοκληρωμένο κύκλωμα 74xx42 έχει τέσσερις γραμμές εισόδου (active HIGH) και ενεργοποιεί την αντίστοιχη έξοδο σε κατάσταση αρνητικής λογικής (active LOW).

Το ολοκληρωμένο “42” έχει σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο, έτσι ώστε αν στην είσοδο τεθεί τιμή μεγαλύτερη από “9” όλοι οι έξοδοι μπαίνουν σε κατάσταση HIGH.

4-to-16 αποκωδικοποιητής/αποπολυπλέκτης 74xx154

Το ολοκληρωμένο κύκλωμα 74xx154 είναι ένας 4 σε 16 αποκωδικοποιητής/αποπολυπλέκτης που λειτουργεί σε αρνητική λογική στις εξόδους (active LOW) με δυο εισόδους ενεργοποίησης Ε1’ και Ε2’ Εάν μια ή και οι δυο από αυτές τις γραμμές ενεργοποίησης τεθούν σε HIGH τότε όλες οι έξοδοι γίνονται HIGH ανεξάρτητα από τις εισόδους Α0 , Α1 , Α2 και Α3

Η λειτουργία αποπολύπλεξης ορίζεται όταν οι τέσσερις γραμμές εισόδου Α0 , Α1 , Α2 και Α3 χρησιμοποιούνται ως γραμμές επιλογής του αποπολυπλέκτη και μια είσοδος ενεργοποίησης χρησιμοποιείται σαν είσοδο δεδομένων, ενώ η άλλη είσοδος ενεργοποίησης κρατιέται σε LOW.