Fondamentaux des encodeurs : Conception d'encodeurs binaires 2-vers-1 et 7 segments
Qu'est-ce qu'un encodeur ?
Un encodeur est un circuit combinatoire qui convertit un ensemble de signaux d'entrée en une sortie codée en binaire. C'est l'inverse logique d'un décodeur. En pratique, les encodeurs sont utilisés pour réduire le nombre de signaux requis pour représenter un ensemble d'entrées, ce qui simplifie le traitement en aval et améliore la fiabilité du système.
Encodeur de lignes 2-vers-1
Pour illustrer le concept, dérivons la table de vérité pour un simple encodeur 2-vers-1 lignes en inversant un décodeur 1-vers-2. La table de vérité du décodeur est :
| D1 | D0 | A |
|---|---|---|
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
L'inversion de cette relation donne la table de vérité de l'encodeur :
| D1 | D0 | A |
|---|---|---|
| 0 | 0 | – |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | – |
Quand les deux entrées sont actives (dernière ligne), la sortie est indéfinie. Dans de nombreuses applications, cette situation est gérée en ajoutant de la logique séquentielle pour détecter et signaler les activations multiples simultanées, assurant un fonctionnement fiable.
Applications de conception d'encodeurs
Une application courante du monde réel est l'encodeur binaire-vers-7-segments pour afficheur. Les sept segments (étiquetés D6 à D0) doivent être activés pour afficher des chiffres décimaux sur un afficheur 7 segments. La table de vérité pour une entrée binaire 4 bits (I3…I0) est montrée ci-dessous :
| 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 |
Les entrées correspondant à des chiffres décimaux inexistants (ex. binaire 1011 et au-delà) peuvent être traitées comme des conditions sans-importance, permettant la simplification de la logique. En utilisant les cartes de Karnaugh, les équations minimisées pour chaque sortie sont dérivées comme suit :
Les équations simplifiées résultantes sont résumées ci-dessous :
Diagramme de circuit résultant
L'implémentation des équations avec des portes logiques standards donne le schéma suivant :
Diagramme d'échelle (ladder) correspondant
Pour les applications automate (PLC), la logique d'échelle équivalente est également fournie :
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