集成电路编码器

这里介绍两种常用的集成电路优先编码器74147和74148，它们都有TTL和CMOS（74HC147、74HC148）的定型产品。74147和74HC147，74148和74HC148在逻辑功能上没有区别，只是电性能参数不同。以下只分析逻辑功能及介绍它们的应用方法。
1.8线—3线优先编码器74148
优先编码器74148的逻辑图和引脚图分别如图1(a)和1(b)所示，其功能如表1所示
图1 优先编码器74148的逻辑图和引脚图（a）逻辑图（b）引脚图
该编码器有8个信号输入端，3个二进制码输出端。此外，电路还设置了输入使能端EI，输出使能端EO和优先编码工作状态标志GS。 当EI=0时，编码器工作；当EI＝1时，则不论8个输入端为何种状态，3个输出端均为高电平，且优先标志端和输出使能端均为高电平，编码器处于非工作状态。这种情况被称为输入低电平有效，输出也有低电平有效的情况。当EI为0，且至少有一个输入端有编码请求信号(逻辑0)时，优先编码工作状态标志GS为0，表明编码处于工作状态，否则为1。由功能表可知，在8个输入端均无低电平输入信号和只有输入0端（优先级别最低位） 有低电平输入时，A₂A₁A₀均为111，出现了输入条件不同输出代码相同的情况，这可由GS的状态加以区别，GS＝1时，表示8个输入端均为无低电平输入，此时A₂A₁A₀＝111为非编码输出；GS＝0时，A₂A₁A₀＝111表示响应输入0的输出代码，A₂A₁A₀＝111可编码输出。EO只有在EI为0，且所有输入端都为1时，输出为0，它可与另一片同样器件的EI连接，以便组成更多输入端的优先编码器。

表1 优先编码器74148功能表

（这里不采用对变量符号加非号的方式表示低电平有效，防止会引起与其他非号的混淆。）

从功能表不难看出，输入优先级别的次序依次为7，6，…，0。输入有效信号为低电平，当某一输入端有低电平输入，且比它优先级别高的输入端无低电平输入时，输出端才输出相对应的输入端的代码。例如，输入5为0，且优先级别比它高的输入6和输入7均为1时，输出代码为010，这就是优先编码器的工作原理。
为了能够列出逻辑表达式，我们设输入0,1,…,7对应的变量为I_0,I₁,…,I₇，根据功能表，写出各输出端的逻辑表达式。
以A₂为例推导输出代码的逻辑表达式。
利用A+AB=A+B和A+A=1的关系，化简得A2=EI+I4I5I6I7
经过变换得
同理可得输出A₁和A₀的表达式如下：
由上式分析可知，上式与图1所示逻辑电路一致。
下面通过举例来了解74148的应用。
例1用两片74148组成16位输入、4位二进制码输出的优先编码器，逻辑图如下图所示，试分析其工作原理。

图2 例5.2.1的逻辑图

解:根据表5.2.4对逻辑图进行分析，可以得出：
(1)当EI₂＝1时，EO₂＝1，从而使EI₁＝1，这时74148（I）（II）均禁止编码，它们的输出端A₂A₁A₀都是111。由电路图可知，GS=GS₁·GS₂=1，表示此时整个电路的代码输出端DCBA＝1111是非编码输出。
(2)当EI₂＝0时，高位片（II）允许编码，但若I₁₅～I₈都是高电平，即均无编码请求，则EO₂＝0，从而EI₁＝0，允许低位片（I）编码。这时高位片的A₂A₁A₀＝111，使门C、B、A都打开，C、B、A取决于低位片的A₂A₁A₀，而D=GS₂，总是等于1，所以输出代码在1111～1000之间变化。如果I₀单独有效，输出为1111；如果I₇及任意其他输入同时有效，则输出为1000，低位片以I₇的优先级别最高。
(3)当EI₂＝0且I₁₅～I₈中有编码请求（至少一个为低电平）时，EO₂＝1，从而EI₁＝1，高位片编码，低位片禁止编码。显然，高位片的编码级别优先于低位片。此时D=GS₂=0,C、B、A取决于高位片的A₂A₁A₀，输出代码在0111～0000之间变化，同理可知，高位片中的I₁₅的优先级别最高。整个电路实现了16位输入的优先编码,其中I₁₅具有最高的优先级别，优先级别从I₁₅至I₀依次递减。
例2 优先编码器74147的功能如表2（实线部分）所示，试用74147和适当的门构成输出为8421BCD码并具有编码输出标志的编码器。

表2 例2表

图3 例2 的逻辑图

解：由表2可知，输出DCBA是8421BCD码的反码，因此只要在74147的输出端增加反相器就可以获得题中所要求的输出码。在输入端均为高电平时GS为1，而有低电平信号输入时GS为0，可由非门实现此功能，题中所要求的编码器的逻辑电路如图3所示。
综上所述，对编码器归纳为以下几点：
1.编码器的输入端子数N（要进行编码的信息的个数）与输出端子数n（所得编码的位数）之间应满足关系式N≤2ⁿ。
2.编码器的每个输入端都代表一个二进制数、十进制数或其它信息符号，而且在N个输入端中每次只允许有一个输入端输入信号（输入低电平有效或输入高电平有效），输出为相应的二进制代码或二－十进制代码（BCD码）。
3.正确使用编码器的控制端，可以用来扩展编码器的功能。