Digitale enheter: pulstellere, kodere, multipleksere

Pulseteller - en elektronisk enhet designet for å telle antall pulser som tilføres inngangen. Antall mottatte pulser uttrykkes i binær notasjon.

Pulsetellere er en type registre (telleregistre) og er bygget på henholdsvis flip-flops og logiske porter.

Hovedindikatorene til tellerne er tellekoeffisienten K 2n - antall pulser som kan telles av telleren. For eksempel kan en fire-trigger teller ha en maksimal tellefaktor på 24 = 16. For en fire-trigger teller er minimum utgangskode 0000, maksimum -1111, og når tellefaktoren er Kc = 10, utgangen slutter å telle når kode 1001 = 9.

Figur la viser et diagram av en fire-bits T-flip-teller koblet i serie. Tellepulsene tilføres telleinngangen til den første flip-flop. Tellerinngangene til følgende flip-flops er koblet til utgangene til de foregående flip-flops.

Virkemåten til kretsen er illustrert av tidsgrafene vist i figur 1, b.Når den første tellepulsen kommer til sin henfall, går den første flip-flop inn i tilstand Q1 = 1, dvs. telleren har en digital kode på 0001. Ved slutten av den andre tellerpulsen går den første flip-flop til tilstand «0», og den andre går til tilstand «1». Telleren registrerer nummer 2 med kode 0010.

Figur 1 — Binær firesifret teller: a) diagram, b) konvensjonell grafisk representasjon, c) tidsdiagrammer for operasjon

Fra diagrammet (fig. 1, b) kan det sees at for eksempel, i henhold til dempningen av den 5. pulsen, er kode 0101 skrevet i telleren, i henhold til 9. — 1001, og så videre. Ved slutten av den 15. pulsen settes alle biter av telleren til tilstanden «1», og etter forfallet av den 16. pulsen tilbakestilles alle triggere, det vil si at telleren går til sin opprinnelige tilstand. Det er en «reset»-inngang for å tvinge telleren til å tilbakestille.

Tellefaktoren til en binær teller er funnet fra forholdet Ksc = 2n, hvor n er antall biter (flip-flops) til telleren.

Å telle antall pulser er den vanligste operasjonen i digitale informasjonsbehandlingsenheter.

Under driften av den binære telleren reduseres repetisjonshastigheten til pulsene ved utgangen av hver påfølgende flip-flop med det halve sammenlignet med frekvensen til dens inngangspulser (fig. 1, b). Derfor brukes tellere også som frekvensdelere.

En scrambler (også kalt en koder) konverterer et signal til en digital kode, oftest desimaltall i et binært tallsystem.

En koder har m innganger nummerert fortløpende med desimaltall (0, 1,2, …, m — 1) og n utganger. Antall innganger og utganger bestemmes av forholdet 2n = m (fig. 2, a). Symbolet «CD» er dannet av bokstavene i det engelske ordet Coder.

Å tilføre et signal til en av inngangene får utgangen til å produsere et n-bit binært tall som tilsvarer inngangsnummeret. For eksempel, når en puls tilføres den fjerde inngangen, vises en digital kode 100 ved utgangene (fig. 2, a).

Dekodere (også kalt dekodere) brukes til å konvertere binære tall tilbake til små desimaltall. Inngangene til dekoderen (fig. 2, b) er beregnet for å levere binære tall, utgangene er sekvensielt nummerert med desimaltall. Når et binært tall brukes på inngangene, vises et signal på en bestemt utgang hvis nummer tilsvarer inngangsnummeret. For eksempel, når kode 110 oppgis, vil signalet vises på den 6. utgangen.

Figur 2 — a) UGO-koder, b) UGO-dekoder

Multiplekser - en enhet der utgangen er koblet til en av inngangene, i henhold til adressekoden. Che. en multiplekser er en elektronisk bryter eller kommutator.

Figur 3 — Multiplekser: a) konvensjonell grafisk representasjon, b) tilstandstabell

En adressekode sendes til inngangene A1, A2, som bestemmer hvilke av signalinngangene som skal overføres til utgangen på enheten (fig. 3).

For å konvertere informasjon fra digital til analog, bruk digital-til-analog-omformere (DAC), og for omvendt konvertering, bruk analog-til-digital-omformere (ADC).

Inngangssignalet til DAC er et binært flersifret tall og utgangssignalet er spenningen Uout dannet basert på referansespenningen.

Analog-til-digital konverteringsprosedyren (fig. 4) består av to trinn: tidssampling (sampling) og nivåkvantisering. Samplingsprosessen består av å måle verdier av et kontinuerlig signal kun på diskrete tidspunkter.

Figur 4 - Analog-til-digital konverteringsprosessen

For kvantisering er variasjonsområdet til inngangssignalet delt inn i like intervaller - kvantiseringsnivåer. I vårt eksempel er det åtte av dem, men vanligvis er det mange flere. Kvantiseringsoperasjonen reduseres til å bestemme intervallet hvor prøveverdien falt og tilordne en digital kode til utgangsverdien.