Eletrônica Digital - Codificadores

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Codificadores

Codificador - possui várias linhas de entrada e apenas uma linha de entrada é ativada em determinado instante e produz um código de saída de N-bits, que corresponde a linha de entrada ativada

Codificador de M-para-N(M entradas e N saídas)

Fig.1

Codificador Octal-para-Binário

O circuito tem oito linhas de entrada e produz um código de saída de 3-bits, correspondente à linha ativa na entrada.

Tabela Verdade

ENTRADAS								SAÍDAS
A₇	A₆	A₅	A₄	A₃	A₂	A₁	A₀	O₂	O₁	O₀
0	0	0	0	0	0	0	X	0	0	0
0	0	0	0	0	0	1	X	0	0	1
0	0	0	0	0	1	0	X	0	1	0
0	0	0	0	1	0	0	X	0	1	1
0	0	0	1	0	0	0	X	1	0	0
0	0	1	0	0	0	0	X	1	0	1
0	1	0	0	0	0	0	X	1	1	0
1	0	0	0	0	0	0	X	1	1	1

Equações Lógicas

Circuito Lógico

Fig.2

A entrada A₀ não é conectada a qualquer porta porque as saídas O₂O₁O₀estão no nível baixo quando nenhuma linha de entrada de A₁-A₇ está alta.

Codificador com Prioridade

Uma lógica assegura que quando duas ou mais entradas são ativas simultaneamente, o código de saída corresponderá à entrada de maior prioridade.

Codificador com Prioridade Decimal-para-BCD 74LS147

Nove linhas de entrada ativas BAIXAS representam os números decimais de 1 a 9.

Saída é o código BCD invertido, correspondente à entrada de maior prioridade.

Caso as todas as entradas estejam inativas(ALTAS), então as saídas estão todas ALTAS ( 0 em BCD)

As saídas ficam normalmente ALTAS quando nenhuma entrada está ATIVA.

Símbolo Lógico IEEE/ANSI	Tabela Verdade
Fig.3	Fig.4

Fig.5 - CI *74LS147 -* Símbolo lógico
Fig.5 - CI *74LS147 -* Símbolo lógico

Estrutura em Árvore

Fig.6

Os codificadores podem ser cascateados para realizar aplicações de codificação binária que não podem ser executadas por somente um CI.

No caso específico do codificador com prioridade 74LS148, a entrada de habilitação EI, e a saída de habilitação EO, são projetadas para aplicações de codificação com cascateamento.

Quando o sinal HABILITA fôr H, todo o sistema está desabilitado e todas as saídas são H.

Quando o sistema estiver habilitado, o endereço de saída indica a linha de entrada de mais alta prioridade que estiver baixa. A entreda I₁₅ tem a mais alta prioridade e, se I₁₅=L, então as saídas estão todas baixas, independente das outras entradas serem baixas.

O esquema pode ser expandido para quantos codificadores sejam necessários.

Aplicações de Codificadores

Codificador de Chaves

Fig.7 - Codificador de chaves

Com todas as chaves abertas(OFF), então todas as entradas estão ALTAS e as saídas estão em 0000.

Se qualquer chave estiver fechada , então a entrada correspondente está BAIXA e as saídas assumem o valor do código BCD do número da chave.

O CI codificador 74147 tem prioridade, assim o circuito codificador de chaves também terá prioridade, então a saída ativa corresponderá à chave de maior prioridade fechada.

Conversores de Códigos

Frequentemente, a informação disponível em forma codificada deve ser traduzida para um código diferente. Um circuito lógico que realiza esta tradução é chamado conversor de código.

Os circuitos integrados conversores de códigos são chamados também de decodificadores pela indústria. Um conversor de código pode ser construído ligando um decodificador e um codificador em cascata, como mostra a Fig.8 abaixo.

Fig.8 - Conversor de códigos

Na entrada do decodificador um arranjo particular de bits(palavra de código) A0A1...Am-1 ativa uma determinada linha Zi na saída do decodificador.

A linha Zi selecionada está presente na entrada do codificador e provocará o aparecimento de outro arranjo de bits, uma palavra de código, na saída do codificador.

O número máximo de palavras de saída é 2^m, porém o número de bits na palavra código de saída não tem qualquer relação com o número de bits da palavra código na entrada do decodificador.

Circuitos integrados conversores de códigos são fabricados para simplificar os projetos de circuitos lógicos combinacionais para as aplicações mais comuns de conversão de códigos.

Entre diversas aplicações, as conversões de códigos mais comuns incluem BCD para 7-SEGMENTOS, BCD para binário, binário para BCD, BCD para complemento de dez.

Conversão BCD-7-Segmentos

Uma da maneiras mais usadas para mostrar dados numéricos e alfanumériocos em eletronica digital usa um 'display de 7-segmentos' constituído por um arranjo de diodos emissores de luz(LEDs), um diodo para cada segmento.

Os diodos no arranjo podem ser conectados como cátodo-comum(common-cathode) ou anôdo-comum(common-anode), como mostra a Fig.9. No 'display' cátodo-comum todos os cátodos dos diodos são conectados a 0V ou a terra.

Os segmentos individuais são acesos aplicando-se uma tensão positiva no anôdo do diodo do segmento desejado.

Para o 'display' anôdo-comum, todos os anôdos são curto-circuitados e ligados em Vcc, em geral 5V. Então, um segmento individual pode ser aceso pela aplicação de 0V no cátodo do diodo do segmento selecionado.

Fig.9 - Display de 7-segmentos

Os CIs conversores de códigos(também conhecidos como CIs decodificador/driver para 'display' de 7-segmentos mais comuns são os CIs 7446, 7447, 7448 e 74LS49.

Os CIs 7446 e 7447 são projetados para acionar 'display' LED anôdo-comum pois têm saídas ativas BAIXAS.

O 7448 e 7449 acionam 'display' LED cátodo-comum, desde que suas saídas são ativas ALTAS.

O 74LS49 apresenta saída do tipo coletor aberto então requer resistor de 'pull-up' para funcionar adequadamente.

O 7446 tem a maior corrente e tensão, 40mA e 30V, de saídas.

O 7447 apresenta 40mA e 15V e o 7448 tem a menor capacidade de corrente e tensão, 6,4mA e 5,5V.

A variedade de conversores de códigos possibilita a escolha de determinado CI para aplicações específicas.

Conversor de Código BCD-7-Segmentos SN74LS47

Fig.10 - Símbolo Lógico(IEEE/ANSI)	Fig.11 - Diagrama Lógico

Fig.12 - Tabela verdade( Note 1, 2, 3, 4 )

O CI SN74LS47 é um conversor de BCD-7-Segmentos com saídas ativas BAIXAS para acionar LEDs de anôdo-comum ou 'display' incandescentes diretamente. Incorpora controle automático de apagar, piscar e teste de lâmpadas.

Tem uma entrada de para controlar a intensidade de brilho dos LEDs através de pulsação ou inibição das saídas.Todas as entradas e saídas são compatíveis com TTL.

As quatro entradas BCD permitem 16 combinações diferentes de entrada.

Códigos BCD inválidos mostram no 'display' caracteres especiais para verificar o código de entrada, conforme a tabela verdade abaixo.

As entradas do SN74LS47 são as seguintes:

BLANKING INPUT - apaga todo os segmentos do 'display', isto é, apaga o 'display'

RIPPLE BLANKING INPUT - apaga os 0s que estão à esquerda ou a direita de um número mostrado em 'displays' de vários dígitos; funciona em conjunto com a saída RIPPLE BLANKING OUTPUT para controlar o 'display' dependendo dos valores adjacentes.

LAMP TEST - usado para testar os segmentos LED dos 'displays'.

A aplicação da Fig.13 mostra todas as entradas para condições de operação normal do SN74LS47 quando todos os códigos de entrada devem ser mostrados no 'display'.

Os resitores limitadores de corrente de 330ohm são colocados em série entre as saídas dos CI e as entradas do 'display' LED para impedir que os segmentos sejam queimados.

Fig.13

Quando a saída do SN74LS47 está BAIXA, o LED fica diretamente polarizado e acende(brilha). Neste instante, a tensão de alimentação é igual a queda de tensão no resistor limitador de corrente mais a queda de tensão no LED. A corrente no diodo LED é igual no resistor limitador.