imported>Kuebi: /* 7-Segment Dekodierer mit Relais und Dioden */ DLZ

2024-12-07T10:23:56Z

7-Segment Dekodierer mit Relais und Dioden: DLZ

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{{Weiterleitungshinweis|Decoder}}
Unter einem '''Dekodierer''' oder ''Decoder'' (englisch) versteht man in der Regel einen [[Umsetzer]], Konverter oder Wandler für [[Digitalsignal|digitale]] oder [[Analogsignal|analoge]] [[Signal]]e. Er kann mit einem Umsetzer bzw. einer Kodiereinheit, auch [[Kodierer]] oder ''Encoder'' genannt, eine logische Einheit bzw. eine Funktionskette bilden. Eine Einrichtung, die aus Ausgangssignalen des Dekodierers die ursprünglichen Eingangssignale für den Dekodierer erzeugen kann, ist der Kodierer bzw. ''Encoder'' (englisch).

Ein Dekodierer muss nicht zwingend die Aufgabe haben, die ursprünglichen Informationen der Kodiereinheit vollständig wiederherzustellen oder einem weiteren System zur Verfügung zu stellen, da die Umwandlung der Informationen bzw. Signale [[Redundanz (Informationstheorie)|redundant]] oder verlustbehaftet sein kann.

Das folgende Bild stellt ein Kodierer- (Encoder-) / Dekodierer- (Decoder-)System dar:

[[Datei:Schema eines Encoder-Systems.svg|mini|hochkant=2|ohne|Gesicherte Signalübertragung mit Kodierung und Dekodierung]]

In der [[Nachrichtentechnik]] wird in der Regel der englische Begriff Decoder als Dekodierer und für den Kodierer der Begriff Encoder verwendet.

In der [[Kryptographie]] werden Personen und Hilfsmittel zum Entschlüsseln von Nachrichten häufig als Decodierer bezeichnet.

Man unterscheidet je nach Signalart analoge Dekodierer, digitale Dekodierer und Übergaben zwischen diesen beiden Signalstrukturen.

== Analoge Dekodierer ==
Einer der häufigsten Decoder für analoge Signale ist der für den [[Stereofonie|Stereoempfang]] verwendete Dekodierer in den [[Ultrakurzwelle|UKW]]-[[Frequenzmodulation|FM]]-[[Tuner (Empfang)|Receivern]]. Auch für den Empfang des analogen [[Farbfernsehen]]s werden in Europa [[Phase Alternating Line|PAL-]] und [[SECAM]] analoge Dekodierer eingesetzt.

== Digitale Dekodierer ==
Die Realisierung von Dekodierern kann durch reine [[Hardware]] (z. B. in [[Kodeumsetzer]]n), reine [[Software]] (z. B. in [[Codec]]s) oder in [[Digitaler Signalprozessor|DSPs]] erfolgen.

Auch die [[digitale Signalverarbeitung]] kann zum Aufbau von Dekodierern verwendet werden.

Digitale Dekodierer können mit:
* [[Schalter (Elektrotechnik)|mechanischen]] oder [[Elektronischer Schalter|elektronischen]] Schaltern
* [[Relais]]
* [[Elektronenröhre]]n
* [[Diode]]n
* [[Transistor]]en
* [[Transistor-Transistor-Logik|TTL]]-Bausteinen
* [[Festwertspeicher]]n
* digitalen Signalprozessoren ([[Digitaler Signalprozessor|DSP]])
aufgebaut werden.

In den [[Multimedia]]anwendungen dienen Dekodierer und Codecs häufig zum Rekonstruieren von [[Daten]] nach einer Übertragung oder [[Datenkompression|Komprimierung]].

Typische Anwendungsfälle von digitalen Dekodierern in der Technik sind Umsetzungen von Signalen für Messgeräte, Ansteuerung von digitalen Zählern mit unterschiedlichen Zähllogiken sowie Umsetzung von Signalen von parallelen Übertragungsverfahren für eine [[serielle Datenübertragung]], z. B. für die [[RS-232]]-Schnittstelle.

=== Beispiele für digitale Dekodierer in der Schaltungstechnik ===
Ein ''Dekodierer'' kann ein [[Schaltnetz]] sein, das, je nach Realisierung, aus n Eingängen <math>2^n</math> (oder weniger) [[Minterm|Min-]] bzw. [[Maxterm]]e erzeugt. Jede Funktion lässt sich durch diese Terme ausdrücken und daher ist der Dekodierer dazu geeignet, beliebige [[Schaltfunktion]] zu realisieren, indem die auftretenden Terme ausgangsseitig verknüpft werden.

=== Beispiel eines Schaltnetzwerks als digitaler Dekodierer ===

[[Datei:3x8 decoder symbol.svg|mini|Ein 3×8-Dekodierer]]

* Eingänge: s0, s1, s2
* Ausgänge: Minterme m0, m1, …, m7

{| class="wikitable" style="text-align:center"
! s2 || s1 || s0 || m0 || m1 || m2 || m3 || m4 || m5 || m6 || m7
|-
| 0 || 0 || 0 || 1 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0
|-
| 0 || 0 || 1 || 0 || 1 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0
|-
| 0 || 1 || 0 || 0 || 0 || 1 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0
|-
| 0 || 1 || 1 || 0 || 0 || 0 || 1 || 0 || 0 || 0 || 0
|-
| 1 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 1 || 0 || 0 || 0
|-
| 1 || 0 || 1 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 1 || 0 || 0
|-
| 1 || 1 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 1 || 0
|-
| 1 || 1 || 1 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 0 || 1
|}

=== 1-aus-n-Dekodierer ===

Der [[1-aus-n-Decoder|1-aus-n-Dekodierer]] schaltet genau einen von n Ausgängen auf 1, wobei n eine Potenz von 2 ist, da n in Binärdarstellung an den Eingängen anliegen muss. Bei den Eingängen e0, e1, e2, e3 mit 0 1 1 0 bin = 6 dez würde der Ausgang y6 = 1 und alle anderen y0, y1, …, y5, y7, y8, …, y15 = 0.

Mit Hilfe von 1-aus-n-Dekodierern werden beispielsweise die einzelnen [[Flipflop]]s in einem Speicher ausgewählt, in die geschrieben werden soll, indem die Adresse an die Eingänge des 1-aus-n-Dekodierers gelegt wird und die Ausgänge y0, …, yn und die Flip-Flop Eingänge f0, …, fn mit einem UND verschaltet werden.

Realisierung von Dekodiererschaltungen mit Mintermen/Maxtermen:
{| class="wikitable"
|-
! || Minterm || Maxterm
|-
| 0 || NOR-Gatter || UND-Gatter
|-
| 1 || OR-Gatter || NAND-Gatter
|}

=== 7-Segment-Dekodierer mit Relais und Dioden ===
[[Datei:Display-decoder-7-Segment.svg|alt=Schaltnetz Beispiel für 2 bit zu 7 Segment Anzeige Dekoder|mini|2 bit zu 7-Segment-Anzeige-Dekoder<ref>{{Internetquelle |autor=Matthias Vierheilig |url=https://relais-computer.de/relais-und-diode |titel=Schaltung von Relais und Dioden im Relaiscomputer |datum=2021-11-06 |abruf=2021-11-28 |sprache=de}}</ref> ]]
Das folgende [[Schaltnetz]] veranschaulicht beispielhaft die Ansteuerung einer [[7-Segment-Anzeige|7-Segment-LED-Anzeige]] mit einer zwei [[bit]] Zahl am Eingang bit-1 und bit-0 für die Darstellung der Ziffern 0 bis 3.

Zunächst wird Eingang bit-0 und bit-1 in eins aus vier (L-1 bis L-4) nach dem [[Binärbaum]]prinzip mittels [[Relais]] dekodiert. Anschließend erfolgt das Kodieren von L-1 bis L-4 mittels [[Diodenmatrix]] in die einzelnen Segmente (S-a bis S-g) der 7-Segment-LED-Anzeige.

Wahrheitstabelle für 7-Segment-Dekodierer mit Relais und Dioden:
{| class="wikitable"
|-
!Eing bit-1
!Eing bit-0
!
!'''''L-4'''''
!'''''L-3'''''
!'''''L-2'''''
!'''''L-1'''''
!
!S-a
!S-b
!S-c
!S-d
!S-e
!S-f
!S-g
!
!7-Segment-Anzeige
|-
|'''0'''
|'''0'''
|
|''0''
|''0''
|''0''
|''1''
|
|1
|1
|1
|1
|1
|1
|0
|
|0
|-
|'''0'''
|'''1'''
|
|''0''
|''0''
|''1''
|''0''
|
|0
|1
|1
|0
|0
|0
|0
|
|1
|-
|'''1'''
|'''0'''
|
|''0''
|''1''
|''0''
|''0''
|
|1
|1
|0
|1
|1
|0
|1
|
|2
|-
|'''1'''
|'''1'''
|
|''1''
|''0''
|''0''
|''0''
|
|1
|1
|1
|1
|0
|0
|1
|
|3
|}

== Kodeumsetzung zwischen analog und digital ==

Zur Umsetzung von analogen in digitale Signale werden [[Analog-Digital-Umsetzer]] und für die umgekehrte Richtung werden [[Digital-Analog-Umsetzer]] verwendet. Wesentliche Kenngrößen dieser Umsetzer sind die Genauigkeit, Linearität und Geschwindigkeit der Umsetzung. Das Haupteinsatzgebiet dieser Dekoder ist die [[Messtechnik]]. Aber auch in der Unterhaltungselektronik werden mit Hilfe von Dekodierern digitale Signale z. B. von einer CD, DVD oder von einem digitalen Rundfunk- bzw. Fernsehempfänger in analoge Signale umgesetzt.

== Siehe auch ==
* [[Code]]
* [[Codeumsetzer]]
* [[Multiplexer]]

== Literatur ==
* Hartmut Ernst, Jochen Schmidt, Gerd Beneken: ''Grundkurs Informatik. Grundlagen und Konzepte für die erfolgreiche IT-Praxis – Eine umfassende, praxisorientierte Einführung'', 6. Auflage, Springer Fachmedien, Wiesbaden 2016, ISBN 978-3-658-14633-7.
* Manfred Rost, Sandro Wefel: ''Elektronik für Informatiker.'' Von den Grundlagen bis zur Mikrocontroller-Applikation, Oldenbourg Verlag, München 2013, ISBN 978-3-486-70692-5.
* Hans-Ulrich Post: ''Entwurf und Technologie hochintegrierter Schaltungen.'' B. G. Teubner Verlag, Stuttgart 1989, ISBN 978-3-519-02267-1.
* Wolfgang J. Paul, Jörg Keller: ''Hardware Design.'' Formaler Entwurf digitaler Schaltungen, 2. Auflage, B. G. Teubner Verlag, Stuttgart 1997, ISBN 978-3-8154-2304-2.
* Rainer Scholze: ''Einführung in die Mikrocomputertechnik.'' Grundlagen – Programmierung – Schaltungstechnik, 3. Auflage, B. G. Teubner Verlag, Stuttgart 1990, ISBN 978-3-519-20104-5.
* Klaus Fricke: ''Digitaltechnik.'' Lehr- und Übungsbuch für Elektrotechniker und Informatiker, 2. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden 2001, ISBN 978-3-528-13861-5.

== Weblinks ==
* [https://minecraft-technik.fandom.com/de/wiki/Kodierer_und_Dekodierer_(Redstone) Kodierer und Dekodierer (Redstone)] auf [[Fandom.com]] (abgerufen am 21. April 2021)

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Digitaltechnik]]
[[Kategorie:Nachrichtentechnik]]

Dekodierer - Versionsgeschichte

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