バイナリデコーダー

デジタル エレクトロニクスにおいて、バイナリ デコーダは、 n 個のコード化された入力からのバイナリ情報を最大 2 ^{n 個の一意の出力に変換する}組み合わせ論理回路です。命令のデコード、データの多重化とデマルチプレクシング、7 セグメント ディスプレイ、メモリとポート マップ I/Oのアドレス デコーダなど、さまざまなアプリケーションで使用されます。

バイナリ デコーダにはいくつかの種類がありますが、いずれの場合も、デコーダは複数の入力信号と複数の出力信号を持つ電子回路であり、入力状態のあらゆる固有の組み合わせを特定の出力状態の組み合わせに変換します。整数データ入力に加えて、一部のデコーダには 1 つ以上の「有効」入力もあります。有効入力が否定 (無効) されると、すべてのデコーダ出力は強制的に非アクティブ状態になります。

バイナリ デコーダは、その機能に応じて、n 個の入力信号からのバイナリ情報を最大 2 ^{n 個}の固有の出力信号に変換します。デコーダによっては、出力ラインが 2 ⁿ個未満のものもあります。このような場合、異なる入力値に対して少なくとも 1 つの出力パターンが繰り返されることがあります。

バイナリ デコーダは通常、スタンドアロンの集積回路(IC) として、またはより複雑な IC の一部として実装されます。後者の場合、デコーダはVHDLやVerilogなどのハードウェア記述言語を使用して合成できます。広く使用されているデコーダは、標準化された IC の形で提供されることがよくあります。

1/n バイナリ デコーダには n 個の出力ビットがあります。このタイプのデコーダは、整数入力値ごとに n 個の出力ビットのうち 1 個だけをアサートするか、またはまったくアサートしません。アクティブ化された出力の「アドレス」(ビット番号) は、整数入力値によって指定されます。たとえば、整数値 0 が入力に適用されると、出力ビット番号 0 が選択されます。

このタイプのデコーダーの例は次のとおりです。

• 3 ～ 8 ライン デコーダは、 0 ～ 7 (3 ビットで表現できる整数値の範囲) の各入力値に対して、8 つの出力ビットの 1 つをアクティブにします。同様に、4 ～ 16 ライン デコーダは、整数範囲 [0,15] の各 4 ビット入力に対して、16 の出力の 1 つをアクティブにします。
• BCDから 10 進数へのデコーダーには10 個の出力ビットがあります。バイナリコード化された 10 進整数値で構成される入力値を受け入れ、[0,9] の範囲の各入力値に対して 1 つの特定の一意の出力をアクティブにします。入力に 10 進数以外の値が適用されると、すべての出力は非アクティブになります。
• デマルチプレクサは、 n 個の出力のうちの 1 つにデータ ビットをルーティングし、他のすべての出力を非アクティブのままにするために使用される 1/n バイナリ デコーダです。

コード トランスレータは、複数の出力ビットが同時にアクティブになる可能性があるという点で、1/n デコーダとは異なります。この例としては、7 セグメント デコーダがあります。これは、整数を、 7 セグメント ディスプレイの数字に整数の値を表示するために必要なセグメント制御信号の組み合わせに変換します。

7 セグメント デコーダの 1 つのバリエーションは、BCD から 7 セグメントへのデコーダです。これは、2 進化 10 進数値を、入力整数値 0 ～ 9 に対応するセグメント制御信号に変換します。このデコーダ機能は、CMOS 4511などの標準 IC で利用できます。

バイナリから単項へのデコーダは、各バイナリ値をそれに関連付けられた単項表現に変換します。1-of-n（ワンホット）デコーダとは異なり、各入力値に対して複数の出力ビットをアサートできます。これらのデコーダは、各ビットが均等に重み付けされているDACや、バイナリマスクまたはウィンドウを必要とする回路で使用できます。^[1]

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• マルチプレクサ
• One-hot、1-of-nデコーダの出力形式（またはリングカウンタのエンコードされていない出力）
• 優先エンコーダ
• 合計アドレスデコーダ