数字电子基础——编码器

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编码器

编码：用文字、符号或数字表示特定对象的过程。在数字电路中，采用二进制进行编码

编码器：实现编码功能的电路

二进制编码器

用 $n$ 位二进制代码对 $N=2^n$ 个信号进行编码的电路

应用举例

【例】设计一个能将 $I_0、I_1、\dots 、I_7$ 8个输入信号编成二进制代码输出的编码器，用与非门实现

• Step1：分析设计要求，列出真值表

  由题意可知，该编码器有8个输入信号，分别是 $I_0、I_1、\dots 、I_7$ ，有编码请求时，输入信号用1表示，没有时为0。根据 $2^n\ge N=8$ 可求得输出 $n=3$ ，为3位二进制代码，分别用 $Y_0、Y_1、Y_2$ 表示

  普通二进制编码器是一种多输入、多输出的组合电路，在某一时刻只能对一个输入信号进行编码，不允许有两个或两个以上信号同时有效具相互排斥性 ，可得真值表如下：
  
  

• Step2：根据真值表写出输出逻辑函数表达式

  $Y_2=I_4+I_5+I_6+I_7=\overline{\overline{I_4}\cdot \overline{I_5}\cdot \overline{I_6}\cdot \overline{I_7}}$

  $Y_1=I_2+I_3+I_6+I_7=\overline{\overline{I_2}\cdot \overline{I_3}\cdot \overline{I_6}\cdot \overline{I_7}}$

  $Y_0=I_1+I_3+I_5+I_7=\overline{\overline{I_1}\cdot \overline{I_3}\cdot \overline{I_5}\cdot \overline{I_7}}$

• Step3：画逻辑图

  

二 – 十进制编码器

能实现二-十进制编码的电路称为二-十进制编码器，工作原理与二进制编码器无本质区别

应用举例

【例】设计一个二-十进制编码器，它能将 $I_0、I_1、\dots 、I_9$ 10个输入信号编成 8421 BCD 码输出

• Step1：分析设计要求，列出真值表

  

• Step2：根据真值表写出输出逻辑函数表达式

  $Y_3=I_8+I_9$

  $Y_2=I_4+I_5+I_6+I_7$

  $Y_1=I_2+I_3+I_6+I_7$

  $Y_0=I_1+I_3+I_5+I_7+I_9$

• Step3：画逻辑图

  

优先编码器

允许同时输入多个编码信号，并只对其中优先级别最高的信号进行编码输出的电路

3位二进制优先编码器

3位二进制优先编码器真值表

设 $I_7$ 优先级最高，$I_6$ 次之，依次 $I_0$ 最低，优先级高的信号排斥级别低的，具有单方面排斥的特性

“×”表示被排斥，也就是说有优先级别更高的信号存在，级别低的输入信号取值无论是 1 还是 0 都无所谓，对电路输出均无影响

逻辑表达式

画逻辑图

典型的优先编码器 —— 集成8线-3线优先编码器

① $I_0$ ~ $I_7$ ：信号输入端
② $\overline{Y_0}、\overline{Y_1}、\overline{Y_2}$ ：编码输出端
③ $\overline{ST}$ ：选通输入端（使能端、片选端)
④ $Y_s$ ：选通输出端
⑤ $\overline{Y_{ES}}$ ：优先扩展输出端

8线-3线优先编码器真值表

级联应用 —— 两片8线-3线优先编码器级联构成16线-4线优先编码器
器工作，且有编码请求时为低电平（第3~10行分析)
④所有输入中 $I_7$ 优先级最高， $I_0$ 最低

级联应用 —— 两片8线-3线优先编码器级联构成16线-4线优先编码器