Digitalne naprave: števci impulzov, kodirniki, multiplekserji

Števec impulzov — elektronska naprava, zasnovana za štetje števila impulzov, uporabljenih na vhodu. Število prejetih impulzov je izraženo v dvojiškem zapisu.

Števci impulzov so vrsta registrov (registri štetja) in so zgrajeni na flip-flopih oziroma logičnih vratih.

Glavni indikatorji števcev so koeficient štetja K 2n - število impulzov, ki jih lahko šteje števec. Na primer, števec s štirimi sprožilci ima lahko največji faktor štetja 24 = 16. Za števec s štirimi sprožilci je najmanjša izhodna koda 0000, največja -1111, in ko je faktor štetja Kc = 10, je izhod preneha šteti, ko je koda 1001 = 9 .

Slika 1a prikazuje diagram zaporedno vezanega štiribitnega T-flip števca. Števni impulzi se dovedejo do štetnega vhoda prvega flip-flopa. Vhodi števcev naslednjih flip-flopov so povezani z izhodi prejšnjih flip-flopov.

Delovanje vezja je ponazorjeno s časovnimi grafi, prikazanimi na sliki 1, b.Ko prvi števni impulz doseže svoj razpad, preide prvi flip-flop v stanje Q1 = 1, tj. števec ima digitalno kodo 0001. Ob koncu drugega impulza števca preide prvi flip-flop v stanje «0», drugi pa v stanje «1». Števec beleži številko 2 s kodo 0010.

Slika 1 – Binarni štirimestni števec: a) diagram, b) konvencionalna grafična predstavitev, c) časovni diagrami delovanja

Iz diagrama (slika 1, b) je razvidno, da je na primer glede na slabljenje 5. impulza v števcu zapisana koda 0101, glede na 9. - 1001 itd. Ob koncu 15. impulza so vsi biti števca nastavljeni na stanje «1», po razpadu 16. impulza pa se vsi prožilci ponastavijo, to pomeni, da števec preide v začetno stanje. Za prisilno ponastavitev števca obstaja vhod za »ponastavitev«.

Faktor štetja binarnega števca dobimo iz razmerja Ksc = 2n, kjer je n število bitov (flip-flopov) števca.

Štetje števila impulzov je najpogostejša operacija v napravah za digitalno obdelavo informacij.

Med delovanjem binarnega števca se hitrost ponavljanja impulzov na izhodu vsakega naslednjega flip-flopa zmanjša za polovico v primerjavi s frekvenco njegovih vhodnih impulzov (slika 1, b). Zato se števci uporabljajo tudi kot frekvenčni delilniki.

Scrambler (imenovan tudi kodirnik) pretvori signal v digitalno kodo, največkrat decimalna števila v binarnem številskem sistemu.

Kodirnik ima m zaporedno oštevilčenih vhodov z decimalnim številom (0, 1,2, …, m — 1) in n izhodov. Število vhodov in izhodov je določeno z razmerjem 2n = m (slika 2, a). Simbol «CD» je sestavljen iz črk angleške besede Coder.

Uporaba signala na enem od vhodov povzroči, da izhod ustvari n-bitno binarno število, ki ustreza vhodnemu številu. Na primer, ko se na četrti vhod uporabi impulz, se na izhodih pojavi digitalna koda 100 (slika 2, a).

Dekoderji (imenovani tudi dekoderji) se uporabljajo za pretvorbo binarnih števil nazaj v majhna decimalna števila. Vhodi dekoderja (slika 2, b) so namenjeni podajanju binarnih števil, izhodi so zaporedno oštevilčeni z decimalnimi številkami. Ko je na vhode uporabljeno binarno število, se na določenem izhodu pojavi signal, katerega številka ustreza vhodni številki.Na primer, ko je podana koda 110, se signal pojavi na 6. izhodu.

Slika 2 — a) UGO kodirnik, b) UGO dekoder

Multiplekser - naprava, v kateri je izhod povezan z enim od vhodov, glede na naslovno kodo. Che. multiplekser je elektronsko stikalo ali komutator.

Slika 3 – Multiplekser: a) običajna grafična predstavitev, b) tabela stanj

Na vhode A1, A2 se pošlje naslovna koda, ki določa, kateri od vhodov signala bo poslan na izhod naprave (slika 3).

Za pretvorbo informacij iz digitalnih v analogne uporabite digitalno-analogne pretvornike (DAC), za obratno pretvorbo pa analogno-digitalne pretvornike (ADC).

Vhodni signal DAC je binarno večmestno število, izhodni signal pa je napetost Uout, oblikovana na podlagi referenčne napetosti.

Postopek analogno-digitalne pretvorbe (slika 4) je sestavljen iz dveh stopenj: časovnega vzorčenja (vzorčenja) in nivojske kvantizacije. Postopek vzorčenja je sestavljen iz merjenja vrednosti zveznega signala samo v diskretnih trenutkih.

Slika 4-Postopek analogno-digitalne pretvorbe

Za kvantizacijo je obseg variacije vhodnega signala razdeljen na enake intervale - nivoje kvantizacije. V našem primeru jih je osem, običajno pa jih je veliko več. Operacija kvantizacije se zmanjša na določitev intervala, v katerem je padla vrednost vzorca, in dodelitev digitalne kode izhodni vrednosti.