Λύσεις — Άσκηση 10η · Αποκωδικοποιητές (σελ. 29-32) – ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ – ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Λύσεις — Άσκηση 10η · Αποκωδικοποιητές (σελ. 29-32)

Αποκωδικοποιητής 3-σε-8 (74LS138) με ενεργές-LOW εξόδους και εισόδους ενεργοποίησης, και BCD-σε-δεκαδικό (74LS42) με χειρισμό απαγορευμένων κωδικών.

74LS138 — ρόλος της εισόδου ενεργοποίησης G1

Ζητούμενο: 3. Να θέσετε στις εισόδους του αποκωδικοποιητή C=1, Β=1 και Α=1. Να καταγράψετε στον Πίνακα Ε.10.1 τις λογικές καταστάσεις των εξόδων όταν: – η είσοδος ενεργοποίησης G1 (pin 6) είναι απενεργοποιημένη G1=0 – η είσοδος ενεργοποίησης G1 (pin 6) είναι ενεργοποιημένη G1=1 και ταυτόχρονα οι είσοδοι ενεργοποίησης G2A = G2B = «0». Να εξηγήσετε τη διαφορά που υπάρχει στις λογικές καταστάσεις των εξόδων. Όταν μία έξοδος είναι ενεργοποιημένη το αντίστοιχο LED είναι αναμμένο ή σβηστό; Γιατί συμβαίνει αυτό;

Πώς σκεφτόμαστε: Το 74LS138 έχει ενεργές-LOW εξόδους. Λειτουργεί μόνο όταν G1=1 και G2A=G2B=0· αλλιώς όλες οι έξοδοι μένουν «1».

Λύση:

• α) G1=0 (απενεργοποιημένο): όλες οι έξοδοι Y0–Y7 = «1» (καμία ενεργή).
• β) G1=1, G2A=G2B=0 (ενεργοποιημένο) με CBA=111: ενεργή η Y7=«0», όλες οι άλλες «1».
• Διαφορά: χωρίς ενεργοποίηση καμία έξοδος δεν αντιδρά στον κωδικό· με ενεργοποίηση επιλέγεται η έξοδος του κωδικού.
• LED: στο Σχήμα Ε.10.1 κάθε LED συνδέεται (μέσω αντίστασης) από την έξοδο προς τη γείωση (GND). Όταν η έξοδος είναι ενεργή («0»), το LED είναι σβηστό, γιατί δεν υπάρχει διαφορά δυναμικού στα άκρα του· οι μη ενεργές έξοδοι («1») κρατούν τα LED τους αναμμένα.

Απάντηση: α) G1=0: όλες «1». β) G1=1, G2A=G2B=0: Y7=«0» (ενεργή), υπόλοιπες «1». Το LED της ενεργής έξοδου είναι σβηστό, γιατί οι έξοδοι είναι ενεργές στο «0» (LOW) και τα LED συνδέονται προς τη γείωση.

Πρόσεξε:

• Οι είσοδοι ενεργοποίησης «κλειδώνουν»/«ξεκλειδώνουν» τον αποκωδικοποιητή.

• Ενεργή-LOW: το «κυκλάκι» στον ακροδέκτη δηλώνει ότι η ενεργή στάθμη είναι το «0».

Πίνακας αληθείας 74LS138 (ενεργοποιημένο)

Ζητούμενο: 4. Να ενεργοποιήσετε όλες τις εισόδους ενεργοποίησης θέτοντας G1=1, G2A=0 και G2B=0. Να δώσετε όλες τις δυνατές λογικές καταστάσεις στις εισόδους C, Β και Α και παρατηρώντας κάθε φορά την κατάσταση των εξόδων να συμπληρώσετε τον Πίνακα Ε.10.2 που είναι ο Πίνακας Αληθείας του κυκλώματος.

Πώς σκεφτόμαστε: Κάθε συνδυασμός CBA ενεργοποιεί (→«0») την αντίστοιχη έξοδο Yn (n = δεκαδική τιμή του CBA)· οι υπόλοιπες «1».

Λύση:

• CBA=000 → Y0=0, υπόλοιπες «1».
• CBA=001 → Y1=0· 010 → Y2=0· 011 → Y3=0.
• CBA=100 → Y4=0· 101 → Y5=0· 110 → Y6=0· 111 → Y7=0.
• Δηλαδή σε κάθε γραμμή μόνο μία έξοδος είναι «0» (η επιλεγμένη), οι υπόλοιπες επτά «1».

Απάντηση: Κάθε κωδικός CBA=n ενεργοποιεί την Yn (→«0»), οι άλλες 7 έξοδοι «1». Ταυτίζεται με το data sheet του 74LS138.

Πρόσεξε:

• Ενεργή-LOW: η επιλεγμένη έξοδος πάει στο «0» (όχι «1»).
• 3 είσοδοι → 8 έξοδοι (2³).

• Με τη συνδεσμολογία του Σχήματος Ε.10.1 (LED προς τη γείωση), σε κάθε γραμμή σβήνει μόνο το LED της επιλεγμένης εξόδου· τα άλλα επτά είναι αναμμένα.

74LS42 — BCD σε δεκαδικό ΚΑΙ απαγορευμένοι κωδικοί

Ζητούμενο: 3. Να δώσετε όλες τις δυνατές λογικές καταστάσεις στις εισόδους D, C, Β και Α και παρατηρώντας κάθε φορά την κατάσταση των εξόδων να συμπληρώσετε τον Πίνακα Ε.10.3 που είναι ο Πίνακας Αληθείας του κυκλώματος. (Προσοχή στον τρόπο ενεργοποίησης των εξόδων). 4. … Ποια είναι η λογική κατάσταση των εξόδων όταν στις εισόδους του αποκωδικοποιητή εφαρμοστεί κωδικός απαγορευμένος για τον BCD κώδικα (από 1010 έως 1111);

Πώς σκεφτόμαστε: Το 74LS42 ενεργοποιεί (→«0») την έξοδο που αντιστοιχεί στην τιμή του BCD κωδικού (0–9)· για μη έγκυρους κωδικούς καμία έξοδος.

Λύση:

• Για DCBA=0000→Y0=0, 0001→Y1=0, …, 1001→Y9=0 (κάθε φορά μόνο η αντίστοιχη έξοδος «0», οι άλλες «1»).
• Για απαγορευμένους κωδικούς 1010–1111 (10–15): καμία έξοδος δεν ενεργοποιείται — όλες Y0–Y9 = «1».

Απάντηση: Έγκυροι BCD (0–9): ενεργοποιείται η αντίστοιχη Yn (→«0»). Απαγορευμένοι (10–15): όλες οι έξοδοι «1» (καμία ενεργή).

Πρόσεξε:

• Ο BCD κώδικας χρησιμοποιεί μόνο τους 0000–1001· οι υπόλοιποι είναι «άκυροι».

• Το 74LS42 «αγνοεί» σιωπηλά τους άκυρους κωδικούς — καλή ιδιότητα ασφάλειας.

Συμπεράσματα

Ζητούμενο: 5. Να ελέγξετε, χρησιμοποιώντας τα φύλλα δεδομένων (data sheets), αν ο αποκωδικοποιητής λειτουργεί σωστά συγκρίνοντας τον παραπάνω πίνακα αληθείας του κυκλώματος με τον πίνακα αληθείας του ολοκληρωμένου κυκλώματος 74LS138. Να διατυπώσετε τα συμπεράσματά σας. (Αντίστοιχα, βήμα 4 για το 74LS42: Να διατυπώσετε τα συμπεράσματά σας.)

Πώς σκεφτόμαστε: Συνοψίζουμε τη λειτουργία αποκωδικοποίησης, τις ενεργές-LOW εξόδους και τις εισόδους ενεργοποίησης.

Λύση:

• Ο αποκωδικοποιητής μεταφράζει έναν κωδικό n bit σε ενεργοποίηση μίας από 2ⁿ εξόδους.
• Το 74LS138 (3-σε-8) έχει ενεργές-LOW εξόδους και εισόδους ενεργοποίησης για έλεγχο λειτουργίας/επέκταση.
• Το 74LS42 (BCD-σε-δεκαδικό) αγνοεί τους απαγορευμένους κωδικούς (10–15).

Απάντηση: Οι αποκωδικοποιητές ενεργοποιούν μία έξοδο ανά κωδικό (ενεργή-LOW). Οι είσοδοι ενεργοποίησης ελέγχουν τη λειτουργία (74LS138)· ο BCD (74LS42) αγνοεί τους άκυρους κωδικούς.

Πρόσεξε:

• Οι αποκωδικοποιητές χρησιμοποιούνται σε επιλογή μνήμης, οθόνες, διευθυνσιοδότηση.

• Με τις εισόδους ενεργοποίησης συνδέονται πολλά Ο.Κ. για μεγαλύτερους αποκωδικοποιητές.