Mga digital na device: mga pulse counter, encoder, multiplexer

Pulse counter — isang elektronikong aparato na idinisenyo upang bilangin ang bilang ng mga pulso na inilapat sa input. Ang bilang ng mga pulso na natanggap ay ipinahayag sa binary notation.

Ang mga pulse counter ay isang uri ng mga register (count registers) at itinayo sa mga flip-flop at logic gate, ayon sa pagkakabanggit.

Ang mga pangunahing tagapagpahiwatig ng mga counter ay ang counting coefficient K 2n — ang bilang ng mga pulso na maaaring bilangin ng counter. Halimbawa, ang four-trigger counter ay maaaring magkaroon ng maximum count factor na 24 = 16. Para sa four-trigger counter, ang minimum na output code ay 0000, ang maximum -1111, at kapag ang count factor ay Kc = 10, ang output hihinto sa pagbibilang kapag ang code 1001 = 9 .

Ang Figure 1a ay nagpapakita ng isang diagram ng isang four-bit T-flip counter na konektado sa serye. Ang mga count pulse ay inilalapat sa count input ng unang flip-flop. Ang mga counter input ng mga sumusunod na flip-flop ay konektado sa mga output ng nakaraang flip-flops.

Ang operasyon ng circuit ay inilalarawan ng mga timing graph na ipinapakita sa Figure 1, b.Kapag ang unang bilang ng pulso ay dumating sa pagkabulok nito, ang unang flip-flop ay napupunta sa estado Q1 = 1, i.e. ang counter ay may digital code na 0001. Sa dulo ng pangalawang counter pulse, ang unang flip-flop ay napupunta sa estado «0», at ang pangalawa ay napupunta sa estado «1». Itinala ng counter ang numero 2 na may code 0010.

Figure 1 — Binary na apat na digit na counter: a) diagram, b) conventional graphical na representasyon, c) timing diagram ng operasyon

Mula sa diagram (Larawan 1, b) makikita na, halimbawa, ayon sa pagpapalambing ng ika-5 pulso, ang code 0101 ay nakasulat sa counter, ayon sa ika-9 - 1001, at iba pa. Sa dulo ng ika-15 na pulso, ang lahat ng mga piraso ng counter ay nakatakda sa estado «1», at pagkatapos ng pagkabulok ng ika-16 na pulso, ang lahat ng mga pag-trigger ay na-reset, iyon ay, ang counter ay napupunta sa paunang estado nito. Mayroong isang input na «reset» upang pilitin ang counter na i-reset.

Ang count factor ng isang binary counter ay matatagpuan mula sa ratio Ksc = 2n, kung saan ang n ay ang bilang ng mga bits (flip-flops) ng counter.

Ang pagbibilang ng bilang ng mga pulso ay ang pinakakaraniwang operasyon sa mga digital na kagamitan sa pagpoproseso ng impormasyon.

Sa panahon ng pagpapatakbo ng binary counter, ang rate ng pag-uulit ng mga pulso sa output ng bawat kasunod na flip-flop ay nabawasan ng kalahati kumpara sa dalas ng mga input pulse nito (Larawan 1, b). Samakatuwid, ang mga counter ay ginagamit din bilang frequency divider.

Ang isang scrambler (tinatawag ding encoder) ay nagko-convert ng signal sa isang digital code, kadalasang mga decimal na numero sa isang binary number system.

Ang isang encoder ay may mga m input na magkakasunod na may bilang na may mga decimal na numero (0, 1,2, …, m — 1) at n mga output. Ang bilang ng mga input at output ay tinutukoy ng relasyon 2n = m (Larawan 2, a). Ang simbolo na «CD» ay nabuo mula sa mga titik sa salitang Ingles na Coder.

Ang paglalapat ng signal sa isa sa mga input ay nagiging sanhi ng output upang makabuo ng isang n-bit binary number na naaayon sa input number. Halimbawa, kapag ang isang pulso ay inilapat sa ikaapat na input, isang digital code 100 ay lilitaw sa mga output (Larawan 2, a).

Ang mga decoder (tinatawag ding decoder) ay ginagamit upang i-convert ang mga binary na numero pabalik sa maliliit na decimal na numero. Ang mga input ng decoder (Larawan 2, b) ay inilaan para sa pagbibigay ng mga binary na numero, ang mga output ay sunud-sunod na binibilang na may mga decimal na numero. Kapag ang isang binary number ay inilapat sa mga input, isang signal ang lalabas sa isang partikular na output na ang numero ay tumutugma sa input number. Halimbawa, kapag ang code 110 ay ibinigay, ang signal ay lalabas sa ika-6 na output.

Figure 2 — a) UGO encoder, b) UGO decoder

Multiplexer - isang aparato kung saan ang output ay konektado sa isa sa mga input, ayon sa address code. Si Che. ang multiplexer ay isang electronic switch o commutator.

Figure 3 — Multiplexer: a) conventional graphical na representasyon, b) state table

Ang isang address code ay ipinadala sa mga input A1, A2, na tumutukoy kung alin sa mga input ng signal ang ipapadala sa output ng device (Larawan 3).

Upang i-convert ang impormasyon mula sa digital patungo sa analog, gumamit ng mga digital-to-analog converter (DACs), at para sa reverse conversion, gumamit ng analog-to-digital converter (ADCs).

Ang input signal ng DAC ay isang binary multi-digit na numero at ang output signal ay ang boltahe na Uout na nabuo batay sa reference na boltahe.

Ang analog-to-digital conversion procedure (Fig. 4) ay binubuo ng dalawang yugto: time sampling (sampling) at level quantization. Ang proseso ng sampling ay binubuo ng pagsukat ng mga halaga ng isang tuloy-tuloy na signal lamang sa mga discrete time.

Figure 4-Ang analog-to-digital na proseso ng conversion

Para sa quantization, ang hanay ng variation ng input signal ay nahahati sa pantay na pagitan — mga antas ng quantization. Sa aming halimbawa ay may walo sa kanila, ngunit kadalasan ay marami pa. Ang pagpapatakbo ng quantization ay binabawasan sa pagtukoy sa pagitan kung saan nahulog ang sample na halaga at pagtatalaga ng isang digital code sa halaga ng output.