数字电子学 - 优先编码器

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在数字电子学中，编码器是一种组合逻辑电路，它接收十进制数字和字母字符作为输入，并产生输入的编码表示作为输出。换句话说，将数字和符号转换为其对应编码格式的电子组合电路称为编码器。编码器执行的操作称为编码，这是一个将熟悉的数字和字符转换为其等效代码的过程。

编码器具有2ⁿ个输入线和n个输出线。一次只有一个2ⁿ个输入线被激活。编码器的编码输出取决于激活的输入线。有几种类型的编码器可用，例如“八进制到二进制编码器”、“十进制到BCD编码器”、“键盘编码器”等。

什么是优先编码器？

对于普通编码器，在任何给定时间只能激活一个十进制输入。但在某些实际数字系统中，两个或多个十进制输入可能会意外地同时激活，这可能会导致混淆。例如，在键盘上，用户在释放另一个键2之前按下键4。在这种情况下，输出将对应于(6)₁₀，而不是(4)₁₀或(2)₁₀。这种问题可以用优先编码器来解决。

在数字电子学中，一种组合逻辑电路，它只对所有可能同时激活的输入中的一个输入产生响应，称为优先编码器。为此，它使用优先级系统，因此得名。

一个最常用的优先级系统是基于输入的相对大小。根据优先级系统，所有同时输入中具有最大值的十进制输入将被编码。因此，根据此优先级编码系统，如果4和2同时激活，优先编码器将编码4。

在某些实际系统中，优先编码器有几个输入，这些输入通常同时激活。在这种情况下，编码器的主要功能是选择具有最高优先级的输入。优先编码器的此功能称为仲裁。例如，在计算机系统中，连接了多个输入设备，并且其中几个可能尝试同时向系统提供数据。在这种情况下，优先编码器负责启用所有输入设备中优先级最高的输入设备。

优先编码器的类型

有几种类型的优先编码器。下面列出并解释了一些最重要的优先编码器类型。

• 4输入优先编码器
• 十进制到BCD优先编码器
• 八进制到二进制优先编码器

让我们详细讨论每种类型的优先编码器。

4输入优先编码器

4输入优先编码器的逻辑电路如图1所示。

它有三个输出，分别用A、B和V表示。其中，A和B是普通输出，V是充当有效位指示器的输出。当一个或多个输入等于1时，此第三个输出V设置为1。当编码器的所有输入都等于0时，没有有效的输入，因此输出V设置为0。当V等于0时，编码器的另外两个输出，即A和B是不确定的。因此，当V等于0时，输出A和B指定为“无关项”。

4输入优先编码器的真值表如下所示。

从这个真值表中可以看出，输入的下标数字越高，输入的优先级越高。因此，输入I₃具有最高的优先级。因此，无论其他输入的值如何，当输入I₃等于1时，AB的输出为11，即3。输入I₂具有次高的优先级，然后是I₁，最后I₀具有最低的优先级。

我们可以从上表中写出输出A、B和V的布尔表达式如下：

$$\mathrm{A \: = \: I_{3} \: + \: \bar{I_{3}} \: I_{2}\: = \: I_{3} \: + \: I_{2}}$$

$$\mathrm{B \: = \: I_{3} \: + \: \bar{I_{3}} \: \bar{I_{2}} \: I_{1} \: = \: I_{3} \: + \: \bar{I_{2}} \: I_{1}}$$

并且，

$$V = I_3 + I_2 + I_1 + I_0$$

因此，输出V的条件是对所有输入变量进行或运算。

十进制到BCD优先编码器

这种优先编码器将十进制数字编码为4位BCD（二进制编码十进制）输出。作为十进制到BCD优先编码器，它产生与所有输入中最高优先级的十进制数字对应的BCD码，并忽略所有其他输入。

十进制到BCD优先编码器的真值表如下所示。

十进制到BCD优先编码器的真值表清楚地表明，十进制输入的幅度决定了它们的优先级。如果任何十进制输入为高电平，则如果所有其他更高值输入为低电平，则无论所有较低值输入的状态如何，它都将被编码。

八进制到二进制优先编码器

这种类型的优先编码器用于将八进制代码编码为二进制代码。因此，这种优先编码器具有八个输入和三个输出，这些输出产生真值表中给出的相应二进制代码。

这就是关于优先编码器及其在数字电子技术中主要类型的全部内容。