Son circuitos combinacionales integrados que disponen de n entradas y 2n salidas. Estas salidas actúan de modo que según cual sea la combinación de las variables de entrada se activa una única salida, permaneciendo el resto de ellas desactivada.
Una forma de denominar a los decodificadores es haciendo referencia a su número de entradas y salidas, por ejemplo, un decodificador de 2 entradas y 4 salidas es un decodificador 2:4, un decodificador de 3 entradas y 8 salidas es un decodificador 3:8. También se pueden denominar a los decodificadores haciendo referencia sólo al número de entradas.
Suelen disponer de una entrada adicional denominada de inhibición o strobe de modo que cuando esta entrada se encuentra activada, pone todas las salidas a 0.
Por ejemplo un decodificador de 2 entradas y 22 salidas, tendría la siguiente tabla de verdad:
Sus ecuaciones lógicas serían:
Que una vez implementado con puertas NOT y AND, quedaría:
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| Imagen Elaboración propia |
Un decodificador muy común es el de siete segmentos, este circuito combinacional activa simultáneamente varias salidas, decodifica la información de entrada en BCD a un código de siete segmentos adecuado para que se muestre en un display de siete segmentos, es el procedimiento empleado en todas las calculadoras, los relojes digitales,...
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| Imagen Elaboración propia |
Su tabla de verdad sería:
En las imágenes siguientes puedes ver, qué segmentos están encendidos en dos números, el 6 y el 7. En el 7, como indica la tabla de verdad, están encendidos el a, el b y el c (encendido quiere decir en este caso valor lógico a 1)
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| Imagen Elaboración propia |
En el 6, están apagados el a y el b (apagado quiere decir valor lógico a cero)
Aplicacion de los decodificadores: Implementación de funciones lógicas con decodificadores
Una de las principales aplicaciones de los decodificadores es que permite implementar ecuaciones correspondientes al funcionamiento de una función lógica.
Ejemplo. A partir de la tabla de la verdad siguiente:
Para implementar la función lógica empleando un decodificador, actuaremos del siguiente modo:
En primer lugar se debe utilizar un decodificador que tenga igual o mayor número de líneas de entrada que el número de variables de la función lógica. En nuestro ejemplo un decodificador de cuatro a diez líneas, con salidas activas a nivel bajo y conectando a masa la entrada de mayor peso
Luego, miramos las salidas del decodificador que hacen que la salida de la función sea 1, según la tabla de verdad, corresponde a las salidas:
S1=001, S3=011, S4=100 y S7=111
Ahora debemos sumar estos términos para conseguir la función lógica deseada, para lo que emplearemos el tipo de puertas adecuado que podrán ser:
En caso de que alguna combinación de la tabla de verdad que provocan 1 en la salida de la función no tuviera correspondencia con las salidas del decodificador, se confeccionarán mediante puertas lógicas la combinación correspondiente, llevándose la salida de esta combinación junto a la del circuito, a una puerta OR final.
Ejemplo 1
Implementar utilizando un decodificador el circuito correspondiente a una función lógica F(A,B,C), que debe cumplir que será cero cuando las tres variables de entrada estén a nivel bajo, o cuando la variable B se encuentre en estado alto si A no lo está. En los demás casos la función dará un 1 en la salida.
Se desea implementar empleando un decodificador, un circuito correspondiente a una función lógica en la que mediante tres sensores (A,B,C) controlen el estado de tres avisadores (X,Y,Z), de modo que se cumplan las siguientes premisas.
Un último ejemplo: Control de lámparas de un semáforo
Con 2 elementos para transmitir órdenes,
se pueden conseguir 4 (22) instrucciones distintas, a esto es a lo
que llamamos, información codificada en binario.
Un semáforo debe tener tres salidas que serán cada una de las tres lámparas, (se podría añadir una cuarta salida que indicase avería), este lo podemos conseguir con un decodificador de dos entradas y cuatro salidas, con lo que en cada instante solamente puede estar activada una única lámpara, y el circuito de control semafórico que diseñemos solamente deberá disponer de dos salidas.
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| Imagen Elaboración propia |
Si el sistema de control envía el número 0 codificado, se
activará la luz roja, que está asociada a esa combinación de las variables de
entrada, y así sucesivamente.
Para controlar este semáforo podemos hacer un circuito que tenga 4 salidas, una para cada una de las luces.
Cuando una de estas salidas esté a "1", la luz correspondiente estará encendida. Sin embargo, ocurre que no puede haber dos o más luces encendidas a las vez. Por ejemplo, no puede estar la luz roja y la verde encendidas a la vez.
Si utilizamos un decodificador de 2:4, conseguiremos controlar el semáforo asegurándonos que sólo estará activa una luz en cada momento.
Además, el circuito de control que diseñemos sólo tienen que tener 2 salidas. El funcionamiento es muy sencillo. Si el circuito de control envía el número 2 (E1 = 1,E2 = 0), se encenderá la luz verde (que tiene asociado el número 2) y sólo esa.
Un decodificador activa sólo una de las salidas, la salida que tiene un número igual al que se ha introducido por la entrada.
En el ejemplo del semáforo, si el circuito de control envía el número 3, se activa la salida O3 y se encenderá la luz azul. A la hora de diseñar el circuito de control, sólo hay que tener en cuenta que cada luz del semáforo está conectada a una salida del decodificador y que por tanto tiene asociado un número diferente.
Deduciremos la tabla de verdad, utilizando un decodificador de 2:4, como comentamos anteriormente:
La tabla de verdad es la siguiente:
| E1E0 | O3O2O1O0 |
|---|---|
| 00 | 0001 |
| 01 | 0010 |
| 10 | 0100 |
| 11 | 1000 |
Las ecuaciones las podemos obtener desarrollando por la primera forma canónica. Puesto que por cada función de salida sólo hay un ’1’, no se podrá simplificar (No hace falta que hagamos Karnaugh):
O0 = E'1E'0
O1 = E'1E0
O2 = E1E'0
O3 = E1E0
