Construindo codificador e decodificador usando ICs da série SN-7400 – DE Parte 15

No tutorial anterior – Mais circuitos combinacionais, foram discutidos os conceitos básicos de codificador, decodificador, multiplexador e demultiplexador. Um codificador é usado para codificar informações digitais de acordo com um sistema de código predefinido (como BCD, Gray, etc.). Um codificador insere dados (como de um teclado ou teclado) representando números, caracteres ou símbolos familiares e gera números binários codificados. Assim, ele insere os caracteres alfabéticos e números decimais de um dispositivo de entrada por meio de fios individuais e produz as saídas como representação codificada binária dos símbolos de entrada.

Em sistemas de comunicação, codificadores são usados ​​para transmitir informações digitais. Aí, os codificadores reduzem o número de bits necessários para representar a informação digital, para que o link de transmissão possa transferir a informação codificada utilizando menos linhas. Os codificadores também são usados ​​para codificar os dados que serão armazenados para uso posterior, pois facilitam o armazenamento de menos bits no espaço disponível.

Os decodificadores realizam operação inversa dos codificadores. Eles são usados ​​para decodificar códigos binários nos respectivos mintermos que, por sua vez, representam símbolos e caracteres individuais. Tanto o codificador quanto o decodificador são circuitos combinacionais, pois sua saída depende apenas dos valores atuais da entrada.

Neste tutorial, os circuitos do codificador e do decodificador serão construídos usando ICs da série 7400. Do tutorial anterior, deve-se saber que um decodificador pode ser construído usando NOT e as portas AND. Neste tutorial, um decodificador de 2 a 4 linhas será construído usando 7404 IC para portas NOT e 7411 IC para portas AND. Da mesma forma, um codificador pode ser construído usando portas OR, portas AND e portas NOT. Aqui, um codificador de 4 para 2 linhas é construído usando 7404 IC para porta NOT, 7408 IC para porta AND e 7432 IC para porta OR.

Componentes necessários

Lista de componentes usados ​​para fazer o codificador e decodificador baseado em IC da série SN-7400

Fig. 1: Lista de componentes usados ​​para fazer o codificador e decodificador baseado em IC da série SN-7400

Diagramas de Circuito –

O decodificador de 2 a 4 linhas possui o seguinte diagrama de circuito –

Diagrama de circuito do decodificador de 2 a 4 linhas

Fig. 2: Diagrama de circuito do decodificador de 2 a 4 linhas

O codificador de 4 para 2 linhas possui o seguinte diagrama de circuito –

Diagrama de circuito do codificador de 4 a 2 linhas

Fig. 3: Diagrama de circuito do codificador de 4 a 2 linhas

Conexões de Circuito

Tanto o decodificador quanto o codificador são circuitos combinacionais. Sua saída depende apenas do valor atual das entradas. Cada circuito possui uma tabela verdade única a partir da qual a respectiva expressão booleana para cada saída pode ser derivada. A expressão booleana minimizada é então convertida em um diagrama de porta lógica que é construído em uma placa de ensaio usando ICs da série 7400.

Os seguintes ICs de porta lógica são usados ​​na construção dos circuitos –

7411 CI – O IC 7411 é um IC de porta AND triplo de 3 entradas. O IC tem a seguinte configuração de pinos –

Tabela de listagem de configuração de pinos do 7411 IC

Fig. 4: Tabela listando a configuração dos pinos do 7411 IC

O IC tem o seguinte diagrama de pinos –

Diagrama de pinos do 7411 IC

Fig. 5: Diagrama de pinos do 7411 IC

O IC requer uma tensão de alimentação de 5 V que pode ser tolerada até 5,25 V. A tensão nas entradas das portas AND deve ser 2V para lógica alta e 0V para lógica baixa. A saída das portas AND possui tensão de 3,4 V para lógica alta e de até 0,8 V para lógica baixa. O IC opera em sistema lógico positivo. O atraso de propagação durante o trânsito do nível BAIXO para o ALTO na saída varia entre 4 a 18 ns, enquanto o atraso de propagação durante o trânsito do nível ALTO para o BAIXO na saída varia entre 3 a 18 ns.

7408 CI – O IC 7408 possui portas AND quádruplas de 2 entradas. O IC tem a seguinte configuração de pinos –

Tabela de listagem de configuração de pinos do 7408 IC

Fig. 6: Tabela listando a configuração dos pinos do 7408 IC

O IC tem o seguinte diagrama de pinos –
Diagrama de pinos do 7408 IC

Fig. 7: Diagrama de pinos do 7408 IC

O IC requer uma tensão de alimentação de 5V que pode ser tolerada até 7V. A tensão nas entradas das portas AND deve ser 2V para lógica alta e 0V para lógica baixa. A saída das portas AND possui uma tensão de 3,4 V para lógica alta e 0,2 V para lógica baixa. O IC opera em sistema lógico positivo. O atraso de propagação durante o trânsito do nível BAIXO para o ALTO na saída é de 27 ns, enquanto o atraso de propagação durante o trânsito do nível ALTO para o BAIXO na saída é de 19 ns.

7432 CI – O IC 7432 possui portas OR quádruplas de 2 entradas. O IC tem a seguinte configuração de pinos –

Tabela de listagem de configuração de pinos do 7432 IC

Fig. 8: Tabela listando a configuração dos pinos do 7432 IC

O IC tem o seguinte diagrama de pinos –
Diagrama de pinos do 7432 IC

Fig. 9: Diagrama de pinos do 7432 IC

O IC requer uma tensão de alimentação de 5V que pode ser tolerada até 7V. A tensão nas entradas das portas OR deve ser 2V para lógica alta e 0V para lógica baixa. A saída das portas OR possui tensão de 3,4 V para lógica alta e 0,35 V para lógica baixa. O IC opera em sistema lógico positivo. O atraso de propagação durante o trânsito do nível BAIXO para o ALTO na saída é de 3 a 15 ns, enquanto o atraso de propagação durante o trânsito do nível ALTO para o BAIXO na saída também é de 3 a 15 ns.

7404 CI – O IC 7404 possui seis portas inversoras. O IC tem a seguinte configuração de pinos –

Tabela de listagem de configuração de pinos do 7404 IC

Fig. 10: Tabela listando a configuração dos pinos do 7404 IC

O IC tem o seguinte diagrama de pinos –
Diagrama de pinos do 7404 IC

Fig. 11: Diagrama de pinos do 7404 IC

O IC requer uma tensão de alimentação de 5V que pode ser tolerada até 7V. A tensão nas entradas das portas NOT deve ser de 2 V para lógica alta e 0,8 V para lógica baixa. A saída das portas NOT possui tensão de 3,4 V para lógica alta e 0,2 V para lógica baixa. O IC opera em sistema lógico positivo. O atraso de propagação durante o trânsito do nível BAIXO para o ALTO na saída é de 22 ns, enquanto o atraso de propagação durante o trânsito do nível ALTO para o BAIXO na saída é de 15 ns.

Deve-se observar que os CIs selecionados possuem níveis de tensão de entrada, saída e alimentação compatíveis, pois são retirados de uma família comum (série 74XX) de CIs digitais.

Como funciona o circuito

Para construir o decodificador de 2 para 4 linhas e o circuito codificador de 4 para 2 linhas, em primeiro lugar, sua tabela verdade deve ser conhecida. A partir da tabela verdade, as expressões booleanas para cada linha de saída podem ser derivadas. A expressão booleana relaciona as variáveis ​​de saída com as variáveis ​​de entrada pela respectiva equação booleana. As equações booleanas derivadas podem ser realizadas interconectando portas lógicas de acordo. Os circuitos do codificador e do decodificador são construídos da seguinte forma –

Codificador de 4 para 2 linhas – Um codificador é um circuito digital que executa a operação inversa de um decodificador. Um codificador tem 2n linhas de entrada en linhas de saída. No codificador as linhas de saída geram o código binário correspondente ao valor de entrada. Em um codificador de 4 para 2 linhas, existem quatro entradas que representam quaisquer quatro símbolos ou caracteres e duas saídas que geram o código binário correspondente. Em um circuito codificador, presume-se que apenas uma entrada é passada por vez, portanto, apenas uma linha é definida como ALTO a qualquer momento. O circuito construído aqui é baseado em sistema lógico positivo. Existe uma ambiguidade de que quando todas as entradas são zero, as saídas são zero. O codificador de 4 para 2 linhas tem a seguinte tabela verdade –

Tabela verdade do codificador de 4 a 2 linhas

Fig. 12: Tabela verdade do codificador de 4 a 2 linhas

A partir da tabela verdade acima, as saídas Y0 e Y1 são derivadas para terem as seguintes expressões booleanas –

A0 = D3 + D2'D1

A1 = D3 + D2

Portanto, o circuito codificador pode ser construído usando porta OR, porta AND e portas NOT. Aqui, para construir o codificador de 4 para 2 linhas 7404 IC para porta NOT, 7408 IC para porta AND e 7432 IC para porta OR são usados.

Decodificador de 2 a 4 linhas – Um decodificador é um circuito lógico de múltiplas entradas e múltiplas saídas que converte a entrada codificada em saída codificada onde os códigos de entrada e saída são diferentes. O código de entrada geralmente possui menos bits que o código de saída. Cada palavra de código de entrada produz uma palavra de código de saída diferente, ou seja, há um mapeamento um para um que pode ser expresso em tabela verdade. Em um circuito decodificador, a informação codificada está presente como n entrada produzindo 2n saídas possíveis. Os valores de saída 2n variam de 0 a 2n – 1.

Um decodificador de 2 a 4 linhas pode interpretar 4 símbolos ou caracteres. Existem duas entradas que podem ter valores de entrada variando de 00 a 11 e na saída existem 4 linhas. O decodificador aqui construído possui uma entrada de habilitação adicional para ligar e desligar a operação do decodificador. O decodificador de 2 a 4 linhas tem a seguinte tabela verdade –

Tabela verdade do decodificador de 2 a 4 linhas

Fig. 13: Tabela verdade do decodificador de 2 a 4 linhas

O circuito decodificador pode ser construído usando portas NOT e portas AND. Aqui, para construir o decodificador de 2 a 4 linhas 7404 IC para porta NOT, são usados ​​7411 IC para porta AND. Como também há entrada de habilitação, são usadas portas AND de 3 entradas.

Testando os circuitos

Os circuitos projetados acima podem ser testados fornecendo tensão de alimentação aos ICs por uma bateria por meio do regulador de tensão 7805. A mesma tensão pode ser reduzida para o nível de 2 V usando um resistor variável para lógica ALTA enquanto fornece lógica BAIXA através do terra. Os sinais de saída podem ser verificados conectando LEDs nos pinos de saída de cada circuito combinacional. Os circuitos podem ser verificados verificando as tabelas verdade de cada circuito.

No próximo tutorial, aprenda a construir multiplexador e demultiplexador circuitos.

Diagramas de circuito

Diagrama de circuito decodificador de 2 a 4 linhas
Diagrama de circuito-codificador de 4 para 2 linhas

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