Дигитални уређаји: бројачи импулса, енкодери, мултиплексери

Бројач импулса — електронски уређај дизајниран да броји број импулса примењених на улаз. Број примљених импулса се изражава у бинарном запису.

Бројачи импулса су врста регистара (бројних регистара) и изграђени су на флип-флоповима и логичким капијама, респективно.

Главни индикатори бројача су коефицијент бројања К 2н — број импулса који може да изброји бројач. На пример, бројач са четири окидача може имати максимални фактор бројања 24 = 16. За бројач са четири окидача, минимални излазни код је 0000, максимални -1111, а када је фактор бројања Кц = 10, излаз престаје да броји када је код 1001 = 9 .

Слика 1а приказује дијаграм четворобитног Т-флип бројача повезаног у серију. Бројачки импулси се примењују на улаз за бројање првог флип-флопа. Улази бројача следећих јапанки су повезани са излазима претходних јапанки.

Рад кола је илустрован временским графиконима приказаним на слици 1, б.Када први импулс бројања дође до свог распада, први флип-флоп прелази у стање К1 = 1, тј. бројач има дигитални код 0001. На крају другог импулса бројача, први флип-флоп прелази у стање «0», а други у стање «1». Бројач бележи број 2 са шифром 0010.

Слика 1 — Бинарни четвороцифрени бројач: а) дијаграм, б) конвенционални графички приказ, ц) временски дијаграми рада

Из дијаграма (сл. 1, б) се види да је, на пример, према слабљењу 5. импулса у бројачу уписан код 0101, према 9. — 1001 итд. На крају 15. импулса сви битови бројача се постављају у стање «1», а након распада 16. импулса, сви окидачи се ресетују, односно бројач прелази у почетно стање. Постоји улаз за „ресетовање“ да би се бројач ресетовао.

Фактор бројања бинарног бројача налази се из односа Ксц = 2н, где је н број битова (флип-флопова) бројача.

Бројање броја импулса је најчешћа операција у уређајима за дигиталну обраду информација.

Током рада бинарног бројача, брзина понављања импулса на излазу сваког следећег флип-флопа се смањује за половину у поређењу са фреквенцијом његових улазних импулса (слика 1, б). Због тога се бројачи користе и као делиоци фреквенције.

Скремблер (који се назива и кодер) претвара сигнал у дигитални код, најчешће децималне бројеве у бинарном бројевном систему.

Енкодер има м улаза нумерисаних узастопно децималним бројевима (0, 1,2, …, м — 1) и н излаза. Број улаза и излаза је одређен односом 2н = м (слика 2, а). Симбол «ЦД» је формиран од слова енглеске речи Цодер.

Примена сигнала на један од улаза доводи до тога да излаз производи н-битни бинарни број који одговара броју улаза. На пример, када се импулс примени на четврти улаз, на излазима се појављује дигитални код 100 (слика 2, а).

Декодери (који се називају и декодери) се користе за претварање бинарних бројева назад у мале децималне бројеве. Улази декодера (слика 2, б) намењени су за снабдевање бинарним бројевима, излази су секвенцијално нумерисани децималним бројевима. Када се на улазе примени бинарни број, на одређеном излазу се појављује сигнал чији број одговара броју улаза.На пример, када је наведен код 110, сигнал ће се појавити на 6. излазу.

Слика 2 — а) УГО енкодер, б) УГО декодер

Мултиплексер - уређај у коме је излаз повезан на један од улаза, према адресном коду. Цхе. мултиплексор је електронски прекидач или комутатор.

Слика 3 — Мултиплексер: а) конвенционални графички приказ, б) табела стања

На улазе А1, А2 се шаље адресни код који одређује који ће од сигналних улаза бити пренет на излаз уређаја (сл. 3).

Да бисте конвертовали информације из дигиталне у аналогне, користите дигитално-аналогне претвараче (ДАЦ), а за обрнуту конверзију користите аналогно-дигиталне претвараче (АДЦ).

Улазни сигнал ДАЦ-а је бинарни вишецифрени број, а излазни сигнал је напон Уоут формиран на основу референтног напона.

Процедура аналогно-дигиталне конверзије (слика 4) састоји се од две фазе: временског узорковања (самплинг) и квантизације нивоа. Процес узорковања се састоји од мерења вредности непрекидног сигнала само у дискретним временима.

Слика 4-Процес аналогно-дигиталне конверзије

За квантовање, опсег варијације улазног сигнала је подељен на једнаке интервале — нивое квантовања. У нашем примеру их је осам, али обично их је много више. Операција квантизације се своди на одређивање интервала у коме је пала вредност узорка и додељивање дигиталног кода излазној вредности.