Digitaalsed seadmed: impulsiloendurid, kodeerijad, multiplekserid

Impulsiloendur – elektrooniline seade, mis on ette nähtud sisendile rakendatud impulsside arvu loendamiseks. Vastuvõetud impulsside arvu väljendatakse kahendmärgistuses.

Impulsiloendurid on teatud tüüpi registrid (loendusregistrid) ja on ehitatud vastavalt flip-flopidele ja loogikaväravatele.

Loendurite põhinäitajad on loenduskoefitsient K 2n — impulsside arv, mida loendur suudab lugeda. Näiteks võib nelja päästiku loenduri maksimaalne loendustegur olla 24 = 16. Nelja päästikuga loenduri puhul on minimaalne väljundkood 0000, maksimaalne -1111 ja kui loendustegur on Kc = 10, siis väljund lõpetab loendamise, kui kood 1001 = 9.

Joonisel 1a on kujutatud järjestikku ühendatud neljabitise T-klapploenduri diagramm. Loendusimpulsid rakendatakse esimese flip-flopi loendussisendile. Järgmiste plätude loenduri sisendid on ühendatud eelmiste plätude väljunditega.

Ahela tööd illustreerivad joonisel 1, b näidatud ajastusgraafikud.Kui esimene loendusimpulss jõuab oma vaibumiseni, läheb esimene flip-flop olekusse Q1 = 1, st. loenduri digitaalne kood on 0001. Teise loenduri impulsi lõpus läheb esimene klapp olekusse «0» ja teine ​​olekusse «1». Loendur registreerib numbri 2 koodiga 0010.

Joonis 1 – binaarne neljakohaline loendur: a) diagramm, b) tavapärane graafiline esitus, c) töö ajastusskeemid

Skeemilt (joon. 1, b) on näha, et näiteks 5. impulsi sumbumise järgi kirjutatakse loendurisse kood 0101, 9. järgi — 1001 jne. 15. impulsi lõpus seatakse kõik loenduri bitid olekusse «1» ja pärast 16. impulsi vaibumist lähtestatakse kõik trigerid, see tähendab, et loendur läheb algolekusse. Seal on "reset" sisend, mis sunnib loenduri lähtestama.

Binaarloenduri loendustegur leitakse suhte Ksc = 2n põhjal, kus n on loenduri bittide (flip-flops) arv.

Impulsside arvu loendamine on digitaalsetes teabetöötlusseadmetes kõige tavalisem toiming.

Binaarloenduri töötamise ajal väheneb impulsside kordussagedus iga järgneva flip-flopi väljundis poole võrra võrreldes selle sisendimpulsside sagedusega (joonis 1, b). Seetõttu kasutatakse loendureid ka sagedusjagajatena.

Scrambler (nimetatakse ka kodeerijaks) teisendab signaali digitaalseks koodiks, enamasti kümnendarvudeks kahendarvusüsteemis.

Kodeerijal on m sisendit, mis on nummerdatud järjestikku kümnendarvudega (0, 1,2, …, m — 1) ja n väljundit. Sisendite ja väljundite arv määratakse seosega 2n = m (joon. 2, a). Sümbol «CD» on moodustatud ingliskeelse sõna Coder tähtedest.

Signaali rakendamine ühele sisendile põhjustab väljundis n-bitise kahendarvu, mis vastab sisendi numbrile. Näiteks kui neljandale sisendile antakse impulss, ilmub väljunditesse digitaalne kood 100 (joonis 2, a).

Dekoodereid (nimetatakse ka dekooderiteks) kasutatakse kahendarvude teisendamiseks tagasi väikesteks kümnendarvudeks. Dekoodri sisendid (joon. 2, b) on ette nähtud kahendarvude edastamiseks, väljundid on järjestikku nummerdatud kümnendarvudega. Kui sisenditele on rakendatud binaararv, ilmub teatud väljundisse signaal, mille number vastab sisendi numbrile.Näiteks koodi 110 andmisel ilmub signaal 6. väljundisse.

Joonis 2 — a) UGO kodeerija, b) UGO dekooder

Multiplekser - seade, mille väljund on vastavalt aadressikoodile ühendatud ühe sisendiga. Che. multiplekser on elektrooniline lüliti või kommutaator.

Joonis 3 — Multiplekser: a) tavapärane graafiline esitus, b) olekutabel

Sisenditele A1, A2 saadetakse aadressikood, mis määrab, milline signaalisisenditest edastatakse seadme väljundisse (joonis 3).

Teabe teisendamiseks digitaalsest analoogiks kasutage digitaal-analoogmuundureid (DAC) ja vastupidiseks teisendamiseks analoog-digitaalmuundureid (ADC).

DAC-i sisendsignaal on kahekohaline mitmekohaline arv ja väljundsignaaliks võrdluspinge alusel moodustatud pinge Uout.

Analoog-digitaal muundamise protseduur (joonis 4) koosneb kahest etapist: ajaproovi võtmine (diskreetimine) ja taseme kvantimine. Proovivõtuprotsess seisneb pideva signaali väärtuste mõõtmises ainult diskreetsetel aegadel.

Joonis 4. Analoog-digitaal muundamise protsess

Kvantimiseks jagatakse sisendsignaali variatsioonivahemik võrdseteks intervallideks — kvantimistasemeteks. Meie näites on neid kaheksa, kuid tavaliselt on neid palju rohkem. Kvantimisoperatsioon taandub intervalli kindlaksmääramisele, mille jooksul valimi väärtus langes, ja väljundväärtusele digitaalse koodi määramiseni.