数字电路 - 编码器

---

编码器是执行解码器相反操作的组合电路。它最多有 2 ⁿ条输入线和 'n' 条输出线。它将产生与输入等效的二进制代码，该代码为高电平有效。因此，编码器用“n”位对2 ^{n 个输入线进行编码。}在编码器中表示使能信号是可选的。

4转2编码器

令4到2编码器具有四个输入Y ₃、Y ₂、Y ₁和Y ₀以及两个输出A ₁和A ₀。4转2编码器框图如下图所示。

在任何时候，这 4 个输入中只有一个可以为“1”，以便在输出处获得相应的二进制代码。4转2编码器的真值表如下所示。

从真值表中，我们可以将每个输出的布尔函数写为

$$A_{1}=Y_{3}+Y_{2}$$

$$A_{0}=Y_{3}+Y_{1}$$

我们可以使用两个输入或门来实现上述两个布尔函数。4转2编码器电路图如下图所示。

上面的电路图包含两个或门。这些或门用两位对四个输入进行编码

八进制到二进制编码器

八进制转二进制编码器具有八个输入 Y ₇至 Y ₀和三个输出 A ₂、A ₁和 A ₀。八进制转二进制编码器只不过是8转3编码器。八进制转二进制编码器的框图如下图所示。

在任何时候，这八个输入中只有一个可以为“1”，以获得相应的二进制代码。八进制转二进制编码器的真值表如下所示。

从真值表中，我们可以将每个输出的布尔函数写为

$$A_{2}=Y_{7}+Y_{6}+Y_{5}+Y_{4}$$

$$A_{1}=Y_{7}+Y_{6}+Y_{3}+Y_{2}$$

$$A_{0}=Y_{7}+Y_{5}+Y_{3}+Y_{1}$$

我们可以使用四个输入或门来实现上述布尔函数。八进制转二进制编码器电路图如下图所示。

上面的电路图包含三个 4 输入或门。这些“或”门用三位对八个输入进行编码。

编码器的缺点

以下是普通编码器的缺点。

• 当编码器的所有输出都等于零时，存在歧义。因为，当只有最低有效输入为 1 或所有输入均为 0 时，它可能是与输入相对应的代码。

• 如果多个输入处于高电平有效，则编码器会产生一个输出，该输出可能不是正确的代码。例如，如果 Y ₃和 Y _{6均为“1”，则编码}器在输出处生成 111。这既不是与Y _{3为“1”时对应的等效代码，也不是与Y 6}为“1”时对应的等效代码。

因此，为了克服这些困难，我们应该为编码器的每个输入分配优先级。然后，编码器的输出将是与有效高输入相对应的（二进制）代码，具有更高的优先级。这种编码器称为优先编码器。

优先编码器

4比2优先级编码器具有四个输入Y ₃、Y ₂、Y ₁和Y ₀以及两个输出A ₁和A ₀。这里，输入Y ₃具有最高优先级，而输入Y ₀具有最低优先级。在这种情况下，即使多个输入同时为“1”，输出也将是与该输入相对应的（二进制）代码，该代码具有更高的优先级。

我们考虑了另一个输出 V，以便了解输出处可用的代码是否有效。

• 如果编码器的至少一个输入为“1”，则输出处可用的代码是有效的。在这种情况下，输出 V 将等于 1。

• 如果编码器的所有输入均为“0”，则输出处可用的代码不是有效的代码。在这种情况下，输出 V 将等于 0。

4比2优先级编码器的真值表如下所示。

使用4 个变量 K 映射来获取每个输出的简化表达式。

简化的布尔函数是

$$A_{1}=Y_{3}+Y_{2}$$

$A_{0}=Y_{3}+{Y_{2}}'Y_{1}$

类似地，我们将得到输出 V 的布尔函数为

$$V=Y_{3}+Y_{2}+Y_{1}+Y_{0}$$

我们可以使用逻辑门来实现上述布尔函数。4转2优先编码器电路图如下图所示。

上述电路图包含两个2输入或门、1个4输入或门、1个2输入与门和一个反相器。这里，与门和反相器组合用于在输出处生成有效代码，即使多个输入同时等于“1”时也是如此。因此，该电路根据分配给每个输入的优先级用两位对四个输入进行编码。