Основы энкодеров: проектирование 2-в-1 и 7-сегментных двоичных энкодеров

Что такое энкодер?

Энкодер — комбинационная схема, преобразующая набор входных сигналов в двоично-кодированный выход. Он является логической инверсией декодера. На практике энкодеры используются для сокращения числа сигналов, необходимых для представления набора входов, что упрощает последующую обработку и повышает надежность системы.

2-в-1 линейный энкодер

Для иллюстрации выведем таблицу истинности простого 2-в-1 линейного энкодера, обратив 1-в-2 декодер. Таблица декодера:

D₁	D₀	A
0	1	0
1	0	1

Инвертируя это отношение, получаем таблицу энкодера:

D₁	D₀	A
0	0	–
0	1	0
1	0	1
1	1	–

Когда оба входа активны (последняя строка), выход неопределен. Во многих приложениях это решается добавлением последовательной логики для обнаружения и сигнализации множественных одновременных активаций, обеспечивая надежную работу.

Применения проектирования энкодеров

Распространенное реальное применение — двоично-7-сегментный дисплейный энкодер. Семь сегментов (D₆–D₀) должны активироваться для отображения десятичных цифр на 7-сегментном индикаторе. Таблица истинности для 4-битного двоичного входа (I₃…I₀) показана ниже:

I₃	I₂	I₁	I₀	D₆	D₅	D₄	D₃	D₂	D₁	D₀
0	0	0	0	1	1	1	0	1	1	1
0	0	0	1	0	0	1	0	0	1	0
0	0	1	0	1	0	1	1	1	0	1
0	0	1	1	1	0	1	1	0	1	1
0	1	0	0	0	1	1	1	0	1	0
0	1	0	1	1	1	0	1	0	1	1
0	1	1	0	1	1	0	1	1	1	1
0	1	1	1	1	0	1	0	0	1	0
1	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1
1	0	0	1	1	1	1	1	0	1	1

Записи, соответствующие несуществующим десятичным цифрам (например, двоичный 1011 и выше), можно трактовать как неважно, позволяя упростить логику. Используя карты Карно, минимизированные уравнения для каждого выхода выводятся так: