Digitale enheder: pulstællere, indkodere, multipleksere
Pulstæller — en elektronisk enhed designet til at tælle antallet af impulser, der påføres indgangen. Antallet af modtagne impulser er udtrykt i binær notation.
Pulstællere er en type registre (tælleregistre) og er bygget på henholdsvis flip-flops og logiske porte.
Hovedindikatorerne for tællerne er tællekoefficienten K 2n — antallet af impulser, der kan tælles af tælleren. For eksempel kan en fire-trigger-tæller have en maksimal tællefaktor på 24 = 16. For en fire-trigger-tæller er den mindste udgangskode 0000, den maksimale -1111, og når tællefaktoren er Kc = 10, er outputtet stopper med at tælle, når kode 1001 = 9.
Figur la viser et diagram af en fire-bit T-flip-tæller forbundet i serie. Tælleimpulserne påføres tælleindgangen på det første flip-flop. Tællerindgangene på de følgende flip-flops er forbundet med udgangene på de foregående flip-flops.
Driften af kredsløbet er illustreret af timing-graferne vist i figur 1, b.Når den første tælleimpuls når sit henfald, går den første flip-flop i tilstand Q1 = 1, dvs. tælleren har en digital kode på 0001. Ved slutningen af den anden tællerimpuls går den første flip-flop til tilstand «0», og den anden går til tilstand «1». Tælleren registrerer nummer 2 med kode 0010.
Figur 1 — Binær firecifret tæller: a) diagram, b) konventionel grafisk repræsentation, c) timingdiagrammer for drift
Af diagrammet (fig. 1, b) kan det ses, at for eksempel ifølge dæmpningen af den 5. puls skrives kode 0101 i tælleren, ifølge 9. — 1001, og så videre. Ved slutningen af den 15. puls indstilles alle bits i tælleren til tilstand «1», og efter henfaldet af den 16. puls nulstilles alle triggere, det vil sige, at tælleren går til sin begyndelsestilstand. Der er en "nulstilling"-indgang for at tvinge tælleren til at nulstille.
Tællefaktoren for en binær tæller findes ud fra forholdet Ksc = 2n, hvor n er antallet af bit (flip-flops) af tælleren.
At tælle antallet af impulser er den mest almindelige operation i digitale informationsbehandlingsenheder.
Under driften af den binære tæller reduceres gentagelseshastigheden af impulserne ved udgangen af hver efterfølgende flip-flop til det halve sammenlignet med frekvensen af dens indgangsimpulser (fig. 1, b). Derfor bruges tællere også som frekvensdelere.
En scrambler (også kaldet en encoder) konverterer et signal til en digital kode, oftest decimaltal i et binært talsystem.
En koder har m indgange nummereret fortløbende med decimaltal (0, 1,2, …, m — 1) og n udgange. Antallet af ind- og udgange bestemmes af forholdet 2n = m (fig. 2, a). Symbolet «CD» er dannet af bogstaverne i det engelske ord Coder.
Påføring af et signal til en af indgangene får udgangen til at producere et n-bit binært tal svarende til indgangsnummeret. For eksempel, når en impuls påføres den fjerde indgang, vises en digital kode 100 ved udgangene (fig. 2, a).
Dekodere (også kaldet dekodere) bruges til at konvertere binære tal tilbage til små decimaltal. Indgangene på dekoderen (fig. 2, b) er beregnet til at levere binære tal, udgangene er sekventielt nummereret med decimaltal. Når et binært tal påføres indgangene, vises et signal på en bestemt udgang, hvis nummer svarer til indgangsnummeret. For eksempel, når kode 110 er angivet, vil signalet fremkomme ved den 6. udgang.
Figur 2 — a) UGO-koder, b) UGO-dekoder
Multiplexer - en enhed, hvor udgangen er forbundet til en af indgangene i henhold til adressekoden. Che. en multiplekser er en elektronisk switch eller kommutator.
Figur 3 — Multiplekser: a) konventionel grafisk repræsentation, b) tilstandstabel
En adressekode sendes til indgangene A1, A2, som bestemmer, hvilke af signalindgangene, der sendes til enhedens udgang (fig. 3).
For at konvertere information fra digital til analog skal du bruge digital-til-analog-konvertere (DAC'er), og til omvendt konvertering skal du bruge analog-til-digital-konvertere (ADC'er).
Indgangssignalet til DAC'en er et binært flercifret tal, og udgangssignalet er spændingen Uout dannet baseret på referencespændingen.
Analog-til-digital konverteringsproceduren (fig. 4) består af to trin: tidssampling (sampling) og niveaukvantisering. Samplingsprocessen består af måling af værdier af et kontinuerligt signal kun på diskrete tidspunkter.
Figur 4 - Analog-til-digital konverteringsprocessen
Til kvantisering er variationsområdet for inputsignalet opdelt i lige store intervaller - kvantiseringsniveauer. I vores eksempel er der otte af dem, men normalt er der mange flere. Kvantiseringsoperationen reduceres til at bestemme det interval, hvori prøveværdien faldt, og tildeling af en digital kode til udgangsværdien.