74LS138 Αρχή εργασίας αποκωδικοποιητή, σενάρια εφαρμογής και 7AHC138 VS 74LS138
2024-04-16 6636

Ένας αποκωδικοποιητής είναι μια ηλεκτρονική συσκευή ή κύκλωμα που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή ψηφιακών σημάτων, κωδικών ή μοτίβων σε συγκεκριμένα σήματα εξόδου, αποκωδικοποίησης ή πληροφοριών.Οι αποκωδικοποιητές χρησιμοποιούνται συνήθως σε ποικίλες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένου του εξοπλισμού επικοινωνιών, των υπολογιστών και των ψηφιακών ηλεκτρονικών συστημάτων, για την αποκωδικοποίηση και τη μετατροπή ψηφιακών σημάτων.Το 74LS138 είναι ένα ενσωματωμένο τσιπ αποκωδικοποιητή γραμμής 3-8 που παίζει σημαντικό ρόλο στο σχεδιασμό του ψηφιακού κυκλώματος και του λογικού.Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε σε βάθος την αρχή λειτουργίας και τις εφαρμογές του 74LS138.

74LS138 είναι μέλος της οικογένειας "74xx" της οικογένειας TTL Logic Gates.Πρόκειται για ένα συνηθισμένο τσιπ αποκωδικοποιητή, γνωστό και ως 3-8 αποκωδικοποιητής.Υπάρχουν δύο τύποι δομής γραμμής αυτού του τσιπ, δηλαδή 54LS138 και 74LS138.Μεταξύ αυτών, το 54LS138 είναι κυρίως για στρατιωτική χρήση, ενώ το 74LS138 είναι κατάλληλο για πολιτική χρήση.Αυτό το chip υπερέχει σε εφαρμογές αποκωδικοποίησης μνήμης υψηλής απόδοσης ή εφαρμογών δρομολόγησης δεδομένων, ειδικά όταν απαιτούνται πολύ σύντομοι χρόνοι καθυστέρησης διάδοσης.Αυτοί οι αποκωδικοποιητές ελαχιστοποιούν αποτελεσματικά την επίδραση της αποκωδικοποίησης του συστήματος κατά την κατασκευή συστημάτων αποθήκευσης υψηλής απόδοσης.

Οι τρεις ακροδέκτες Enable Enable του 74LS138 (δύο ενεργές χαμηλές και ένα ενεργό υψηλό) μειώνουν σημαντικά την ανάγκη για εξωτερική πύλη ή μετατροπέα κατά την επέκταση.Χρησιμοποιώντας αυτές τις ακροδέκτες ενεργοποίησης, ένας αποκωδικοποιητής 24 καλωδίων μπορεί να λειτουργήσει χωρίς εξωτερικό μετατροπέα, ενώ ένας αποκωδικοποιητής 32 καλωδίων απαιτεί μόνο έναν μετατροπέα.Επιπλέον, το 74LS138 παρέχει την ευελιξία να χρησιμοποιηθεί ο ακροδέκτης ενεργοποίησης ως καρφίτσα εισόδου δεδομένων σε εφαρμογές αποφανειακής εκλογής.Αξίζει να σημειωθεί ότι το άκρο εισόδου αυτού του τσιπ χρησιμοποιεί τεχνολογία σύσφιξης της διόδου Schottky υψηλής απόδοσης, η οποία όχι μόνο καταστέλλει αποτελεσματικά το χτύπημα της γραμμής, αλλά βοηθά επίσης στην απλοποίηση του σχεδιασμού του συστήματος.

• CD74ACT138E

• SN74ALS138AN

• SN74HCT138N

Υποδεικνύει το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας του προϊόντος.Το Texas Instruments ξεκίνησε το DIP της εμπορικής ποιότητας (7400N) το 1966. Το προϊόν αυτό κατέλαβε κυρίαρχη θέση στην αγορά λόγω της εξαιρετικής του απόδοσης.Με την πάροδο του χρόνου, το "74" έγινε το βιομηχανικό πρότυπο για αυτή τη σειρά προϊόντων.Εκτός από τη σειρά 74, η Texas Instruments ξεκίνησε επίσης τα 54 στρατιωτικά και 64 προϊόντα βιομηχανικής σειράς.Από την άποψη της περιοχής θερμοκρασίας, τα προϊόντα 74 σειράς επιτρέπεται να χρησιμοποιούνται στην περιοχή από 0 ° C έως 70 ° C, ενώ τα 54 προϊόντα σειράς επιτρέπεται να χρησιμοποιούνται στην περιοχή των -55 ° C έως 135 ° C.Αλλά αυτό που πρέπει να γίνει σαφές είναι ότι δεν υπάρχει εγγενής σύνδεση μεταξύ "74" και "0 ° C έως 70 ° C".Η χρήση του "74" για να εκφράσει αυτό το εύρος θερμοκρασίας είναι εντελώς τεχνητή.

Αντιπροσωπεύει τους τεχνικούς δείκτες του προϊόντος, συμπεριλαμβανομένων των εξής:

Αντιπροσωπεύει τον αριθμό λειτουργίας του προϊόντος.Ο ίδιος ο αριθμός δεν έχει ιδιαίτερη σημασία.Κάθε αριθμός αντιστοιχεί σε μια συγκεκριμένη λειτουργία.Αυτή η αλληλογραφία μεταξύ αριθμών και λειτουργιών έχει οριστεί τεχνητά και είναι μια αλληλογραφία ενός προς ένα.Επομένως, δεν μπορούμε να διαβάσουμε απευθείας τις λειτουργικές πληροφορίες που σχετίζονται μόνο με αυτόν τον αριθμό.

Ο αποκωδικοποιητής 74LS138 υιοθετεί μια δομή 3 προς 8, με 3 τερματικά εισόδου (A0, A1, A2) και 8 ακροδέκτες εξόδου (Y0-Y7).Ανάλογα με το συνδυασμό εισροών, ο αποκωδικοποιητής θέτει ορισμένες εξόδους χαμηλές (0V) και διατηρεί άλλες εξόδους υψηλές (5V).Δείτε πώς λειτουργεί:

• Όταν ένας από τους ακροδέκτες επιλογής (E1) βρίσκεται σε υψηλό κράτος και οι άλλοι δύο τερματικοί επιλογής (/e2) και (/e3) βρίσκονται σε χαμηλή κατάσταση, ο δυαδικός κώδικας των τερματικών διευθύνσεων (A0, A1, A2)θα αποκωδικοποιηθεί σε χαμηλή κατάσταση στις εξόδους που αντιστοιχούν σε Y0 έως Y7.Αυτό σημαίνει ότι οι εξόδους θα είναι το μη κράτος του Y0 έως το Y7.Για παράδειγμα, όταν ο δυαδικός κώδικας του A2A1A0 είναι 110, η έξοδος Y6 θα εξάγει ένα σήμα χαμηλού επιπέδου.

• Χρησιμοποιώντας τους τρεις ακροδέκτες επιλογής, E1, E2 και E3, ο αποκωδικοποιητής 74LS138 μπορεί να επεκταθεί στον καταρράκτη για να γίνει αποκωδικοποιητής 24 συρμάτων.Περαιτέρω, εάν ένας εξωτερικός μετατροπέας είναι συνδεδεμένος, μπορεί να καταρτιστεί σε έναν αποκωδικοποιητή 32 συρμάτων.

• Εάν ένα από τα τερματικά επιλογής χρησιμοποιείται ως είσοδος δεδομένων, το 74LS138 μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως διανομέας δεδομένων.

• Ο αποκωδικοποιητής 74LS138 μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο κύκλωμα αποκωδικοποιητή του 8086 για να πραγματοποιήσει τη λειτουργία επέκτασης μνήμης.

Ο πλήρης αθροιστής έχει τρεις εισόδους: Α, Β και CI και δύο εξόδους: S και CO.Αντίθετα, ο αποκωδικοποιητής 3-8 έχει τρεις εισόδους δεδομένων: A, B και C, τρεις ενεργοποιεί και οκτώ εξόδους (0-7).Σε αυτή την περίπτωση, μπορούμε να σκεφτούμε τις τρεις εισόδους δεδομένων του αποκωδικοποιητή 3-8 ως τις τρεις εισόδους ενός πλήρους αθροιστή, δηλ. Οι εισόδους Α, Β και C του αποκωδικοποιητή αντιστοιχούν στις εισόδους Α, Β και CI, αντίστοιχα, του πλήρους αθροιστή.Για να διασφαλιστεί ότι ο αποκωδικοποιητής λειτουργεί σωστά, πρέπει να ορίσουμε και τους τρεις παράγοντες που επιτρέπουν σε ενεργά επίπεδα.Ωστόσο, το κλειδί έγκειται στο πώς να χειριστεί τη σχέση μεταξύ των οκτώ εξόδων του 3-8 αποκωδικοποιητή και των δύο εξόδων του πλήρους αθροιστή.

Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις εξόδους (1, 2, 4, 7) του 3-8 αποκωδικοποιητή ως εισόδους σε 4 εισόδους ή πύλη και να χρησιμοποιήσουμε την έξοδο αυτού του ή πύλης ως ποσό του αθροίσματος.Ταυτόχρονα, οι εξόδους (3, 5, 6, 7) του 3-8 αποκωδικοποιητή χρησιμοποιούνται ως εισόδους σε άλλη 4 εισόδους ή πύλη και η έξοδος αυτού του ή πύλης χρησιμοποιείται ως έξοδος αθροίσματος (CO) του αθροιστή.Όταν οι εισόδους στον αθροιστή είναι, αντίστοιχα, a = 1, b = 0 και ci = 1, αντιστοιχίζουμε αντίστοιχα αυτές τις τιμές στις εισόδους του αποκωδικοποιητή 3-8, δηλ. A = 1, b = 0 και c= 1 Σε αυτή την περίπτωση, μόνο έξω (5) των εξόδων του αποκωδικοποιητή είναι 1 και ο υπόλοιπος αποκωδικοποιητής είναι 0.Αυτό το σημείο και η έξοδος στρογγυλοποίησης (CO) είναι 1. Αυτό το αποτέλεσμα ταιριάζει ακριβώς τη λειτουργία του πλήρους αθροιστή, οπότε ο σχεδιασμός μας είναι έγκυρος.

Ο αποκωδικοποιητής 74LS138 διαθέτει ένα ευρύ φάσμα σεναρίων εφαρμογής σε ψηφιακό κύκλωμα και λογικό σχεδιασμό.Τα παρακάτω είναι μερικά κοινά παραδείγματα εφαρμογών:

Ο αποκωδικοποιητής 74LS138 μπορεί να χρησιμοποιηθεί στα κυκλώματα λογικής ελέγχου.Χρησιμοποιώντας το σήμα εισόδου ως σήμα ελέγχου και την έξοδο του αποκωδικοποιητή ως διαφορετική κατάσταση ελέγχου στο κύκλωμα λογικής ελέγχου, μπορούν να πραγματοποιηθούν σύνθετες λειτουργίες ελέγχου, όπως ο έλεγχος χρονισμού και η επιλογή κατάστασης.

Λόγω της συνάρτησης πολυπλεξίας του αποκωδικοποιητή 74LS138, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως πολυπλέκτης.Χρησιμοποιώντας το σήμα εισόδου ως σήμα επιλογής και την έξοδο του αποκωδικοποιητή ως επιλεγμένη πηγή σήματος, μπορεί να πραγματοποιηθεί η επιλογή και η εναλλαγή ενός ή περισσοτέρων σημάτων μεταξύ πολλαπλών σημάτων εισόδου.

Ο αποκωδικοποιητής 74LS138 μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για το κύκλωμα οδηγού οθόνης ψηφιακού σωλήνα.Με την εισαγωγή του δυαδικού κώδικα στην είσοδο του αποκωδικοποιητή, οι εμφανιζόμενοι αριθμοί ή οι χαρακτήρες ελέγχονται ανάλογα με την κατάσταση εξόδου του αποκωδικοποιητή.Αυτό απλοποιεί το σχεδιασμό του κυκλώματος του οδηγού και βελτιώνει την ευελιξία και την αξιοπιστία της οθόνης.

Ο αποκωδικοποιητής 74LS138 μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για το κύκλωμα επέκτασης μνήμης.Συνδέοντας την έξοδο του αποκωδικοποιητή στη γραμμή διευθύνσεων του τσιπ μνήμης, μπορεί να πραγματοποιηθεί πρόσβαση σε μεγαλύτερη μνήμη.Ο αποκωδικοποιητής βοηθά στον προσδιορισμό της μονάδας μνήμης που πρέπει να είναι προσβάσιμη, η οποία βελτιώνει την ικανότητα διευθύνσεων της μνήμης.

Πρώτον, πρέπει να κατανοήσουμε τα χαρακτηριστικά εξόδου του 74LS138.Όταν το Enable Terminal (G1) είναι υψηλό, το 74LS138 θα επιλέξει τα αντίστοιχα σήματα εξόδου (Y0 έως Y7) να είναι υψηλά σύμφωνα με τα σήματα εισόδου (Α, Β και C) και τα άλλα σήματα εξόδου να είναι χαμηλά.Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να συνδέσουμε την έξοδο του 74LS138 απευθείας στην είσοδο του κυκλώματος λογικής.Στη συνέχεια, επιλέγουμε το κατάλληλο κύκλωμα λογικής για να συνδεθούν με την έξοδο του 74LS138 σύμφωνα με τις ανάγκες μας.Για παράδειγμα, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε βασικά κυκλώματα λογικής πύλης όπως και πύλες, ή πύλες, όχι πύλες ή πιο σύνθετα συνδυαστικά κυκλώματα λογικής.Στη συνέχεια, συνδέουμε το σήμα εξόδου του 74LS138 απευθείας στην είσοδο του κυκλώματος λογικής.Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σύνδεσης, πρέπει να δώσουμε προσοχή στα θέματα καθυστέρησης και θορύβου σήματος.Εάν είναι δυνατόν, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε buffer ή οδηγούς για να ελαχιστοποιήσουμε την καθυστέρηση και το θόρυβο.Μετά την ολοκλήρωση των συνδέσεων, πρέπει να δοκιμάσουμε και να επαληθεύσουμε ότι το λογικό κύκλωμα λειτουργεί σωστά και ότι η έξοδος του 74LS138 οδηγεί σωστά το λογικό κύκλωμα.

74HC138 και 74LS138 Η λογική λειτουργία είναι ακριβώς η ίδια, δεν υπάρχει διαφορά, αλλά υπάρχουν πολλές διαφορές στις παραμέτρους και τους τύπους επιπέδων τους.Οι παρακάτω είναι οι διαφορές μεταξύ τους:

74LS138 Εσωτερικά είναι η λειτουργία εξόδου του διπολικού τρανζίστορ, η ικανότητα οδήγησης είναι ισχυρότερη, η κατανάλωση ενέργειας είναι επίσης μεγαλύτερη.Και το 74HC138 είναι ένα κύκλωμα σωλήνα MOS, η κατανάλωση ενέργειας είναι μικρότερη.

Το 74LS138 ανήκει στον τύπο TTL του επιπέδου, ενώ το 74HC138 ανήκει στον τύπο CMOS.Στον πρώιμο σχεδιασμό του ψηφιακού κυκλώματος, η δυνατότητα οδήγησης ενός κυκλώματος μετρήθηκε συχνά με τον αριθμό των κυκλωμάτων TTL που θα μπορούσε να οδηγήσει, για παράδειγμα, 4 ή 8 κυκλώματα TTL.Οι προδιαγραφές υψηλού και χαμηλού επιπέδου για TTL και CMOs είναι διαφορετικές.Από το φύλλο δεδομένων των 74LS138, μπορούμε να μάθουμε ότι σε επίπεδο TTL, υψηλότερο από 2,7V θεωρείται ως VOH υψηλού επιπέδου, ενώ χαμηλότερο από 0,4V θεωρείται ως Vol χαμηλού επιπέδου.Αντίθετα, σύμφωνα με το δελτίο δεδομένων των 74HC138, σε επίπεδο CMOS, υψηλότερο από 1,9V ορίζεται ως VOH υψηλού επιπέδου, ενώ χαμηλότερο από 0,1V ορίζεται ως Vol χαμηλού επιπέδου.

Το εύρος τροφοδοσίας του τσιπ λογικής 74LS138 είναι συνήθως μεταξύ 4,75V και 5,25V, ενώ το 74HC138 έχει ευρύτερο εύρος τροφοδοσίας 2V έως 6V.Μπορεί να φανεί ότι η σειρά HC έχει ευρύτερο εύρος τροφοδοσίας και επομένως είναι πιο προσαρμόσιμη σε διάφορες εφαρμογές.Η σειρά LS είναι ένα chip πρώιμης λογικής, όταν ο σχεδιασμός του κυκλώματος βασίστηκε κυρίως στο σύστημα τροφοδοσίας 5V, οπότε το εύρος τροφοδοσίας 4,75V έως 5,25V απλώς πληροί αυτή τη ζήτηση.Ωστόσο, καθώς εξελίχθηκε η τεχνολογία, εμφανίστηκαν όλο και περισσότερα συστήματα τροφοδοσίας 3.3V.Σε αυτή την περίπτωση, ήταν σαφές ότι τα τσιπ της σειράς LS δεν ήταν πλέον κατάλληλα και εμφανίστηκε τα τσιπ HC με ευρύτερη περιοχή τροφοδοσίας.Σήμερα, οι περισσότεροι από τους μικροελεγκτές χρησιμοποιούν το σύστημα τροφοδοσίας 3.3V, έτσι το τσιπ 74HC138 είναι πιο κατάλληλο.

Το IC 74LS138 είναι ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα αποκωδικοποιητή 3 έως 8 γραμμών από την οικογένεια 74xx.Η κύρια λειτουργία αυτού του IC είναι να αποκωδικοποιηθεί διαφορετικά η αποπολουλίτη των εφαρμογών.Ο αποκωδικοποιητής 74LS138 IC χρησιμοποιεί προηγμένη τεχνολογία όπως η τεχνολογία TTL πύλης Silicon (SI).

Αυτό το 74LS138 IC έχει 3-binary επιλεγμένες εισόδους όπως A, B, & C. Εάν το IC είναι ενεργοποιημένο, τότε αυτές οι ακροδέκτες εισόδου θα αποφασίσουν ποιο από τα 8 συνήθως υψηλά O/PS θα μειωθούν.Οι ακροδέκτες ενεργοποίησης είναι δύο ενεργές χαμηλές και ένα ενεργό υψηλό.

Ο αποκωδικοποιητής 74LS138 IC χρησιμοποιεί προηγμένη τεχνολογία όπως η τεχνολογία TTL πύλης Silicon (SI).Αυτά είναι κατάλληλα για διαφορετικές εφαρμογές όπως η αποκωδικοποίηση διεύθυνσης μνήμης, διαφορετικά δρομολόγηση δεδομένων.Αυτές οι εφαρμογές θα διαθέτουν αντίσταση υψηλής θερμοκρασίας και χρήση χαμηλής ισχύος που τυπικά συνδέονται με το κύκλωμα TTL.

Το LS138 μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αποπαλία 8-output χρησιμοποιώντας μία από τις ενεργές εισόδους χαμηλής ενεργοποίησης ως εισροές δεδομένων και οι άλλες εισόδους ενεργοποίησης ως strobes.Οι εισροές ενεργοποίησης που δεν χρησιμοποιούνται πρέπει να συνδέονται μόνιμα με την κατάλληλη ενεργή ή ενεργή χαμηλή κατάσταση.