Mạch giải mã decoder – Hiểu về nguyên lý và ứng dụng

Mạch giải mã hay decoder là một mạch tổ hợp có ‘n’ dòng đầu vào và tối đa 2n dòng đầu ra. Với sự kết hợp của các đầu vào, mạch giải mã sẽ phát hiện một mã cụ thể và đưa ra đầu ra tương ứng. Trên thực tế, mạch giải mã được sử dụng trong nhiều ứng dụng như hệ thống điều khiển, viễn thông, vi xử lý và nhiều lĩnh vực công nghệ khác.

Mạch giải mã 2 sang 4

Xét mạch giải mã 2 sang 4 với hai đầu vào A1 và A0, và bốn đầu ra Y3, Y2, Y1, Y0. Mạch giải mã này sẽ hoạt động dựa trên tổ hợp của các đầu vào. Mỗi đầu ra sẽ có giá trị ‘1’ khi mạch giải mã được kích hoạt. Bảng chân trị của mạch giải mã 2 sang 4 được thể hiện bên dưới:

A1 A0 Y3 Y2 Y1 Y0
0 0 0 0 0 1
0 1 0 0 1 0
1 0 0 1 0 0
1 1 1 0 0 0

Từ bảng chân trị, ta có thể biểu diễn các hàm Boolean cho mỗi đầu ra:

Y3 = A1.A0
Y2 = A1.A0′
Y1 = A1′.A0
Y0 = A1′.A0′

Mỗi đầu ra có thể được thể hiện dưới dạng số hạng tích (product term). Vì vậy, chúng ta có tổng cộng bốn số hạng tích. Chúng ta có thể triển khai bốn số hạng tích này bằng cách sử dụng bốn cổng AND có ba đầu vào và hai inverter. Sơ đồ mạch giải mã 2 sang 4 được minh họa như sau:

Mạch giải mã 2 sang 4

Do đó, đầu ra của mạch giải mã 2 sang 4 là số hạng tối thiểu của hai biến đầu vào A1 và A0, khi kích hoạt E bằng một. Nếu kích hoạt E bằng 0, thì tất cả các đầu ra của mạch giải mã sẽ bằng không.

Tương tự, chúng ta có thể triển khai mạch giải mã 3 sang 8 và mạch giải mã 4 sang 16. Mạch giải mã 3 sang 8 tạo ra tám số hạng tối thiểu của ba biến đầu vào A2, A1 và A0. Mạch giải mã 4 sang 16 tạo ra mười sáu số hạng tối thiểu của bốn biến đầu vào A3, A2, A1 và A0.

Triển khai mạch giải mã bậc cao hơn

Bây giờ, chúng ta hãy xem xét hai mạch giải mã bậc cao hơn được triển khai bằng cách sử dụng mạch giải mã bậc thấp hơn.

Mạch giải mã 3 sang 8

Chúng ta có thể triển khai mạch giải mã 3 sang 8 bằng cách sử dụng mạch giải mã 2 sang 4. Mạch giải mã 3 sang 8 có ba đầu vào A2, A1 và A0, và tám đầu ra Y7 đến Y0.

Chúng ta có thể tính số lượng mạch giải mã bậc thấp hơn cần thiết để triển khai mạch giải mã bậc cao hơn bằng cách sử dụng công thức: Số lượng bộ giải mã bậc thấp hơn cần thiết = m2/m1, trong đó m1 là số đầu ra của bộ giải mã bậc dưới và m2 là số đầu ra của bộ giải mã bậc cao hơn.

Trong trường hợp này, m1 = 4 và m2 = 8. Thay các giá trị này vào công thức, chúng ta có: m2/m1 = 2. Do đó, chúng ta cần sử dụng 2 mạch giải mã 2 sang 4 để triển khai một mạch giải mã 3 sang 8. Sơ đồ mạch giải mã 3 sang 8 sử dụng mạch giải mã 2 sang 4 được thể hiện trong hình sau:

Mạch giải mã 3 sang 8

Các đầu vào A2, A1 và A0 của mạch giải mã 3 sang 8 được áp dụng cho mỗi mạch giải mã 2 sang 4. Đầu vào A2 của mạch giải mã 3 sang 8 được kết nối với Enable, E của bộ giải mã 2 sang 4 thấp hơn để nhận các đầu ra Y3 đến Y0. Đây là tám số hạng tối thiểu thấp hơn. Đầu vào A2 cũng được kết nối trực tiếp với Enable, E của bộ giải mã 2 sang 4 cao hơn để nhận các đầu ra Y7 đến Y4. Đây là tám số hạng tối thiểu cao hơn.

Mạch giải mã 4 sang 16

Tương tự như trên, chúng ta có thể triển khai mạch giải mã 4 sang 16 bằng cách sử dụng mạch giải mã 3 sang 8. Mạch giải mã 4 sang 16 có bốn đầu vào A3, A2, A1 và A0 và mười sáu đầu ra Y15 đến Y0.

Sử dụng công thức đã đề cập trước đó, thay m1 = 8 và m2 = 16 vào công thức, chúng ta có: m2/m1 = 2. Do đó, chúng ta cần sử dụng 2 mạch giải mã 3 sang 8 để triển khai mạch giải mã 4 sang 16. Sơ đồ mạch giải mã 4 sang 16 sử dụng mạch giải mã 3 sang 8 được thể hiện trong hình sau:

Mạch giải mã 4 sang 16

Các đầu vào A3, A2, A1 và A0 của mạch giải mã 4 sang 16 được áp dụng cho mỗi mạch giải mã 3 sang 8. Đầu vào A3 của mạch giải mã 4 sang 16 được kết nối với Enable, E của bộ giải mã 3 sang 8 thấp hơn để nhận các đầu ra Y7 đến Y0. Đây là tám số hạng tối thiểu thấp hơn. Đầu vào A3 cũng được kết nối trực tiếp với Enable, E của bộ giải mã 3 sang 8 cao hơn để nhận các đầu ra Y15 đến Y8. Đây là tám số hạng tối thiểu cao hơn.

Nếu bạn đang cần thiết kế mạch PCB hoặc có bất kỳ thắc mắc nào khác về việc triển khai mạch giải mã, hãy liên hệ ngay với Điện Tử Tương Lai để được hỗ trợ.