Digitális eszközök: impulzusszámlálók, kódolók, multiplexerek
Impulzusszámláló – egy elektronikus eszköz, amely a bemenetre adott impulzusok számának számlálására szolgál. A kapott impulzusok számát bináris jelöléssel fejezzük ki.
Az impulzusszámlálók a regiszterek (számlálóregiszterek) egy fajtája, és flip-flopokra, illetve logikai kapukra épülnek.
A számlálók fő mutatói a K 2n számlálási együttható - a számláló által megszámlálható impulzusok száma. Például egy négy triggeres számláló maximális számlálótényezője 24 = 16. Négy triggerű számláló esetén a minimális kimeneti kód 0000, a maximális -1111, és ha a számlálótényező Kc = 10, a kimenet leállítja a számolást, ha a kód 1001 = 9.
Az 1a. ábra egy négybites T-flip számláló diagramját mutatja sorosan kapcsolva. A számláló impulzusok az első flip-flop számláló bemenetére kerülnek. A következő flip-flopok számláló bemenetei az előző flip-flopok kimeneteihez csatlakoznak.
Az áramkör működését az 1. ábrán látható időzítési grafikonok szemléltetik, b.Amikor az első számláló impulzus megérkezik a csökkenéséhez, az első flip-flop Q1 = 1 állapotba kerül, azaz. a számláló digitális kódja 0001. A második számlálóimpulzus végén az első flip-flop «0», a második pedig «1» állapotba kerül. A számláló a 2-es számot 0010 kóddal rögzíti.
1. ábra – Bináris négyjegyű számláló: a) diagram, b) hagyományos grafikus ábrázolás, c) működési időzítési diagramok
A diagramból (1. ábra, b) látható, hogy például az 5. impulzus csillapítása szerint a számlálóba 0101 kódot írnak, a 9. szerint — 1001 stb. A 15. impulzus végén a számláló összes bitje «1» állapotba kerül, majd a 16. impulzus lecsengése után minden trigger visszaáll, vagyis a számláló a kezdeti állapotba kerül. Van egy „reset” bemenet, amellyel a számlálót nullázni kell.
A bináris számláló számtényezője a Ksc = 2n arányból adódik, ahol n a számláló bitjeinek (flip-flop) száma.
Az impulzusok számának számlálása a leggyakoribb művelet a digitális információfeldolgozó eszközökben.
A bináris számláló működése során minden következő flip-flop kimenetén az impulzusok ismétlődési gyakorisága felére csökken a bemeneti impulzusainak frekvenciájához képest (1. ábra, b). Ezért a számlálókat frekvenciaosztóként is használják.
A scrambler (más néven kódoló) a jelet digitális kóddá alakítja, leggyakrabban decimális számokká egy bináris számrendszerben.
Egy kódolónak m bemenete van számozva, decimális számokkal (0, 1,2, …, m – 1), és n kimenete van. A bemenetek és kimenetek számát a 2n = m összefüggés határozza meg (2. ábra, a). A «CD» szimbólum az angol Coder szó betűiből áll.
Ha jelet viszünk az egyik bemenetre, a kimenet a bemeneti számnak megfelelő n bites bináris számot állít elő. Például, ha impulzust adunk a negyedik bemenetre, a 100-as digitális kód jelenik meg a kimeneteken (2. ábra, a).
A dekóderek (más néven dekóderek) a bináris számokat kis decimális számokká alakítják vissza. A dekódoló bemenetei (2. ábra, b) bináris számok továbbítására szolgálnak, a kimenetek sorszámozása decimális számokkal történik. Ha bináris számot adunk a bemenetekre, akkor egy jel jelenik meg egy adott kimeneten, amelynek száma megegyezik a bemeneti számmal, például ha 110-es kódot adunk meg, akkor a jel a 6. kimeneten jelenik meg.
2. ábra — a) UGO kódoló, b) UGO dekódoló
Multiplexer - olyan eszköz, amelyben a kimenet az egyik bemenethez csatlakozik, a címkód szerint. Che. a multiplexer egy elektronikus kapcsoló vagy kommutátor.
3. ábra — Multiplexer: a) hagyományos grafikus ábrázolás, b) állapottábla
Az A1, A2 bemenetekre címkód kerül, amely meghatározza, hogy a jelbemenetek közül melyik kerül a készülék kimenetére (3. ábra).
Az információk digitálisról analógra konvertálásához használjon digitális-analóg átalakítókat (DAC), a fordított átalakításhoz pedig analóg-digitális átalakítókat (ADC).
A DAC bemeneti jele egy bináris többjegyű szám, a kimeneti jel pedig a referenciafeszültség alapján képzett Uout feszültség.
Az analóg-digitális átalakítási eljárás (4. ábra) két szakaszból áll: idő-mintavételezésből (mintavételezés) és szintkvantálásból. A mintavételi folyamat egy folytonos jel értékeinek csak diszkrét időpontokban történő méréséből áll.
4. ábra – Az analóg-digitális átalakítási folyamat
A kvantáláshoz a bemeneti jel változási tartománya egyenlő intervallumokra – kvantálási szintekre van osztva. Példánkban nyolc van belőlük, de általában sokkal több van. A kvantálási művelet lecsökkenti azt az intervallumot, amelyben a mintaérték esett, és digitális kódot rendel a kimeneti értékhez.