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Der 1-aus-16-Decoder

1. Einleitung

   Der 1-aus-16-Decoder stellt eine wichtige Grundschaltung zum decodieren von Binärwerten dar. Die Schaltung besitzt einen Eingangskanal E und 16 Ausgangskanäle A0..A15. Je nach der anstehenden Bitkombination an den Eingangsleitungen D0,D1,D2 und D3 wird der Eingangskanal mit einem der 16 Ausgangskanäle verbunden. Diese Schaltung kommt z.B. in den BCD-zu-7Segment-Decodern und in der Befehlsdecodierung des Rechners zum Einsatz.

2. Die Schaltung des Decoders

   Auf dem folgenden Bild ist die Schaltung des Decoders dargestellt.
   
   

3. Funktionsweise der Schaltung

   Die Schaltung besteht aus einer Kette von Relais, die je nach dem Zustand der Eingangsleitungen D3..0 angezogen oder abgefallen sind. Als Konsequenz ergibt sich daraus, das der Eingangskanal E am Relais REL5[3] jeweils mit einem anderen Ausgangskanal an den Relais REL1[5;6;7;8;9;10;11;12] und REL2[5;6;7;8;9;10;11;12] verbunden wird. Die Eingangsleitungen D0, D1, D2 und D3 steuern direkt die Relaisspulen an. Dabei werden die Relais REL1 und 2 von D0, REL3 von D1, REL4 von D2 und REL5 von D3 angesteuert. Die Funktionsweise der Schaltung ist recht leicht einzusehen und soll an zwei Beispielen erklärt werden: Grundzustand 0000 Wir gehen davon aus, dass die Eingangsleitungen D3..0 alle Logikpegel 0 fü,hren. Das entspricht der Binärzahl b0000 und der Dezimalzahl 0. Da alle Relais abgefallen sind, ist der Eingangskanal an REL5[3] wie folgt verbunden: D3=0; Relais REL5 ist abgefallen und E wird über Kontakt REL5[3;5] mit REL4[13] verbunden. D2=0; Relais REL4 ist ebenfalls abgefallen und E wird nun über REL4[13;11] mit Relais REL3[14] verbunden. D1=0; Relais REL3 ist abgefallen und E wird nun über REL3[14;10] mit REL2[4] weiter verbunden. D0=0; Relais REL1 und REL2 sind abgefallen, der Eingangskanal E wird an Relais 2 über REL2[4;5] mit dem Ausgangskanal A0 des Decoders verbunden. Alle anderen Decoderausgänge sind abgetrennt und hochohmig, führen also keinen Pegel. Binärkombination 1001 Nun sollen die Eingangsleitungen D3..0 mit der Binä,rkombination 1001 belegt sein. Das entspricht der Binärzahl b1001 und der Dezimalzahl9. Die Relais REL1, REL2 und REL5 sind also angezogen und REL3 und REL4 abgefallen. Der Eingangskanal E ist nun wie folgt verbunden: D3=1; Relais REL5 ist angezogen und E wird über Kontakt REL5[3;4] mit REL4[4] verbunden. D2=0; Relais REL4 ist abgefallen und E wird nun über REL4[4;6] mit Relais REL3[4] verbunden. D1=0; Relais REL3 ist ebenfalls abgefallen und E wird nun über REL3[4;5] mit REL1[3] weiter verbunden. D0=1; Relais REL1 und REL2 sind angezogen, der Eingangskanal E wird an Relais 1 über REL1[3;8] mit dem Ausgangskanal A9 des Decoders verbunden. Alle anderen Decoderausgänge sind abgetrennt und hochohmig, führen also keinen Pegel. Da es bei vier Eingangsleitungen D3..0 genau 16 verschiedene Kombinationen gibt, ist der Eingangskanal E immer mit dem entsprechenden Ausgangskanal verbunden.

4. Wahrheitstabelle

   0=logisch 0-Pegel, entspricht 0V
   1=logisch 1-Pegel, entspricht 12V
   H=hochohmiger Zustand
   X=beliebiger Zustand
   E=der Ausgang ist mit Eingang E verbunden
   

   Grundzustand

   Eingangssignale

   Ausgangssignale

   Nr

   D3

   D2

   D1

   D0

   E

   A0

   A1

   A2

   A3

   A4

   A5

   A6

   A7

   A8

   A9

   AA

   AB

   AC

   AD

   AE

   AF

   Erläuterungen

   0

   0

   0

   0

   0

   X

   E

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   A0=E

   1

   0

   0

   0

   1

   X

   H

   E

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   A1=E

   2

   0

   0

   1

   0

   X

   H

   H

   E

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   A2=E

   3

   0

   0

   1

   1

   X

   H

   H

   H

   E

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   A3=E

   4

   0

   1

   0

   0

   X

   H

   H

   H

   H

   E

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   A4=E

   5

   0

   1

   0

   1

   X

   H

   H

   H

   H

   H

   E

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   A5=E

   6

   0

   1

   1

   0

   X

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   E

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   A6=E

   7

   0

   1

   1

   1

   X

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   E

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   A7=E

   8

   1

   0

   0

   0

   X

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   E

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   A8=E

   9

   1

   0

   0

   1

   X

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   E

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   A9=E

   10

   1

   0

   1

   0

   X

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   E

   H

   H

   H

   H

   H

   AA=E

   11

   1

   0

   1

   1

   X

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   E

   H

   H

   H

   H

   AB=E

   12

   1

   1

   0

   0

   X

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   E

   H

   H

   H

   AC=E

   13

   1

   1

   0

   1

   X

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   E

   H

   H

   AD=E

   14

   1

   1

   1

   0

   X

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   E

   H

   AE=E

   15

   1

   1

   1

   1

   X

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   H

   E

   AF=E

5. Anschlussbelegung

   Der Decoder ist mit einem 40-poligen Pfostenstecker versehen, über den alle Eingangs- und Kanalleitungen geführt werden.

   Die Belegung des Steckverbinders P1:
   Pin	Name	Funktion	Pegel
   1	D3	Eingangsleitung D3	0V,12V,H
   2	E	Eingangskanal	beliebig
   3	D2	Eingangsleitung D2	0V,12V,H
   4	GND	Stromversorgung	0V
   5	D1	Eingangsleitung D1	0V,12V,H
   6	GND	Stromversorgung	0V
   7	D0	Eingangsleitung D0	0V,12V,H
   8	GND	Stromversorgung	0V
   9	A6	Ausgangskanal A6	beliebig,H
   10	GND	Stromversorgung	0V
   11	A7	Ausgangskanal A7	beliebig,H
   12	GND	Stromversorgung	0V
   13	A4	Ausgangskanal A4	beliebig,H
   14	GND	Stromversorgung	0V
   15	A5	Ausgangskanal A5	beliebig,H
   16	GND	Stromversorgung	0V
   17	A0	Ausgangskanal A0	beliebig,H
   18	GND	Stromversorgung	0V
   19	A1	Ausgangskanal A1	beliebig,H
   20	GND	Stromversorgung	0V
   21	A2	Ausgangskanal A2	beliebig,H
   22	GND	Stromversorgung	0V
   23	A3	Ausgangskanal A3	beliebig,H
   24	GND	Stromversorgung	0V
   25	AC	Ausgangskanal AC	beliebig,H
   26	GND	Stromversorgung	0V
   27	AD	Ausgangskanal AD	beliebig,H
   28	GND	Stromversorgung	0V
   29	AE	Ausgangskanal AE	beliebig,H
   30	GND	Stromversorgung	0V
   31	AF	Ausgangskanal AF	beliebig,H
   32	GND	Stromversorgung	0V
   33	AA	Ausgangskanal AA	beliebig,H
   34	GND	Stromversorgung	0V
   35	AB	Ausgangskanal AB	beliebig,H
   36	GND	Stromversorgung	0V
   37	A8	Ausgangskanal A8	beliebig,H
   38	GND	Stromversorgung	0V
   39	A9	Ausgangskanal A9	beliebig,H
   40	GND	Stromversorgung	0V

6. Schluss

   Der 1-aus-16-Decoder wurde auf einer Platine mit den Abmessungen 80mmx100mm aufgebaut. Da mehrere Decoder benötigt werden, wurden jeweils zwei Stück auf einer Platine mit 160mmx100mm gefertigt und später getrennt.

   Der 1-aus-16-Decoder von oben

www.schlaefendorf.de 2012