Digitaaliset laitteet: pulssilaskurit, kooderit, multiplekserit

Pulssilaskuri — elektroninen laite, joka on suunniteltu laskemaan tuloon syötettyjen pulssien lukumäärä. Vastaanotettujen pulssien lukumäärä ilmaistaan ​​binäärimuodossa.

Pulssilaskurit ovat eräänlaisia ​​rekistereitä (laskentarekistereitä), ja ne on rakennettu kiikkuihin ja vastaavasti logiikkaportteihin.

Laskureiden pääindikaattorit ovat laskentakerroin K 2n — pulssien lukumäärä, jotka laskuri pystyy laskemaan. Esimerkiksi neliliipaisimen laskurin maksimilukukerroin voi olla 24 = 16. Neliliipaisimen laskurin minimilähtökoodi on 0000, maksimi -1111, ja kun laskentatekijä on Kc = 10, lähtö lopettaa laskemisen, kun koodi 1001 = 9.

Kuva 1a esittää kaavion sarjaan kytketystä nelibittisestä T-flip-laskimesta. Laskupulssit syötetään ensimmäisen flip-flopin laskentatuloon. Seuraavien kiikkujen laskuritulot on kytketty edellisten kiikkujen lähtöihin.

Piirin toimintaa havainnollistavat kuvan 1, b ajoituskäyrät.Kun ensimmäinen laskentapulssi saapuu vaimenemiseensa, ensimmäinen kiikku menee tilaan Q1 = 1, ts. laskurin digitaalinen koodi on 0001. Toisen laskuripulssin lopussa ensimmäinen flip-flop siirtyy tilaan «0» ja toinen tilaan «1». Laskuri tallentaa numeron 2 koodilla 0010.

Kuva 1 — Binäärinen nelinumeroinen laskuri: a) kaavio, b) perinteinen graafinen esitys, c) toiminnan ajoituskaaviot

Kaaviosta (kuva 1, b) voidaan nähdä, että esimerkiksi 5. pulssin vaimennuksen mukaan laskuriin kirjoitetaan koodi 0101, 9. — 1001 ja niin edelleen. 15. pulssin lopussa kaikki laskurin bitit asetetaan tilaan «1», ja 16. pulssin vaimenemisen jälkeen kaikki liipaisimet nollataan, eli laskuri menee alkutilaansa. On "reset"-tulo, joka pakottaa laskurin nollautumaan.

Binäärilaskurin laskentakerroin saadaan suhteesta Ksc = 2n, jossa n on laskurin bittien (kiikkujen) lukumäärä.

Pulssien lukumäärän laskeminen on yleisin toimenpide digitaalisissa tietojenkäsittelylaitteissa.

Binäärilaskurin toiminnan aikana pulssien toistotaajuus jokaisen seuraavan kiikun lähdössä pienenee puoleen verrattuna sen tulopulssien taajuuteen (kuva 1, b). Siksi laskureita käytetään myös taajuudenjakajina.

Scrambler (kutsutaan myös kooderiksi) muuntaa signaalin digitaaliseksi koodiksi, useimmiten desimaaliluvuiksi binäärilukujärjestelmässä.

Kooderissa on m tuloa, jotka on numeroitu peräkkäin desimaaliluvuilla (0, 1,2, …, m — 1) ja n lähtöä. Tulojen ja lähtöjen lukumäärä määräytyy suhteella 2n = m (kuva 2, a). Symboli «CD» muodostuu englanninkielisen sanan Coder kirjaimista.

Signaalin syöttäminen yhteen tuloista saa lähdön tuottamaan n-bittisen binaariluvun, joka vastaa tulonumeroa. Esimerkiksi kun neljänteen tuloon syötetään pulssi, digitaalinen koodi 100 ilmestyy lähtöihin (kuva 2, a).

Dekoodeja (kutsutaan myös dekoodereiksi) käytetään binäärilukujen muuntamiseen takaisin pieniksi desimaaliluvuiksi. Dekooderin sisääntulot (kuva 2, b) on tarkoitettu binäärilukujen syöttämiseen, lähdöt on numeroitu peräkkäin desimaaliluvuilla. Kun tuloihin syötetään binääriluku, tiettyyn ulostuloon ilmestyy signaali, jonka numero vastaa tulon numeroa.Esimerkiksi kun koodi 110 on annettu, signaali ilmestyy kuudenteen ulostuloon.

Kuva 2 — a) UGO-kooderi, b) UGO-dekooderi

Multiplekseri - laite, jossa lähtö on kytketty johonkin tuloista osoitekoodin mukaan. Che. multiplekseri on elektroninen kytkin tai kommutaattori.

Kuva 3 — Multiplekseri: a) tavanomainen graafinen esitys, b) tilataulukko

Tuloihin A1, A2 lähetetään osoitekoodi, joka määrittää, mikä signaalituloista lähetetään laitteen lähtöön (kuva 3).

Jos haluat muuntaa tiedot digitaalisesta analogiseksi, käytä digitaali-analogimuuntimia (DAC) ja käänteiseen muuntamiseen analogia-digitaalimuuntimia (ADC).

DAC:n tulosignaali on binäärinen moninumeroinen luku ja lähtösignaali on referenssijännitteen perusteella muodostettu jännite Uout.

Analogia-digitaalimuunnosprosessi (kuva 4) koostuu kahdesta vaiheesta: aikanäytteenotto (näytteenotto) ja tason kvantisointi. Näytteenottoprosessi koostuu jatkuvan signaalin arvojen mittaamisesta vain erillisinä aikoina.

Kuva 4-Analogista-digitaalimuunnosprosessi

Kvantisointia varten tulosignaalin vaihtelualue jaetaan yhtä suuriin aikaväleihin — kvantisointitasoihin. Esimerkissämme niitä on kahdeksan, mutta yleensä niitä on paljon enemmän. Kvantisointitoiminto rajoittuu sen aikavälin määrittämiseen, jossa näytearvo putosi, ja digitaalisen koodin osoittamiseen lähtöarvolle.