Dijital cihazlar: darbe sayaçları, kodlayıcılar, çoklayıcılar

Darbe sayacı — girişe uygulanan darbe sayısını saymak için tasarlanmış elektronik bir cihaz. Alınan darbelerin sayısı ikili gösterimde ifade edilir.

Darbe sayaçları bir tür kayıttır (sayım kayıtları) ve sırasıyla parmak arası terlikler ve mantık kapıları üzerine inşa edilmiştir.

Sayaçların ana göstergeleri, sayma katsayısı K 2n'dir - sayaç tarafından sayılabilen darbe sayısı. Örneğin, dört tetiklemeli bir sayacın maksimum sayım faktörü 24 = 16 olabilir. Dört tetiklemeli bir sayaç için minimum çıkış kodu 0000, maksimum -1111'dir ve sayma faktörü Kc = 10 olduğunda çıkış kod 1001 = 9 olduğunda saymayı durdurur.

Şekil 1a, seri olarak bağlanmış dört bitlik bir T-flip sayacının bir diyagramını göstermektedir. Sayım darbeleri, ilk flip-flop'un sayım girişine uygulanır. Sonraki parmak arası terliklerin sayaç girişleri, önceki parmak arası terliklerin çıkışlarına bağlanır.

Devrenin çalışması Şekil 1, b'de gösterilen zamanlama grafikleri ile gösterilmiştir.İlk sayma darbesi bozunma noktasına geldiğinde, ilk iki duraklılık Q1 = 1 durumuna geçer, yani. sayacın dijital kodu 0001'dir. İkinci sayaç darbesinin sonunda, ilk iki duraklı "0" durumuna ve ikincisi "1" durumuna gider. Sayaç 2 sayısını 0010 koduyla kaydeder.

Şekil 1 — İkili dört basamaklı sayaç: a) diyagram, b) geleneksel grafiksel gösterim, c) işlemin zamanlama diyagramları

Diyagramdan (Şekil 1, b), örneğin, 5. darbenin zayıflamasına göre, sayaca 0101 kodunun yazıldığı, 9 - 1001 vb. 15. darbenin sonunda, sayacın tüm bitleri "1" durumuna ayarlanır ve 16. darbenin azalmasından sonra, tüm tetikleyiciler sıfırlanır, yani sayaç başlangıç ​​durumuna döner. Sayacı sıfırlamaya zorlamak için bir «sıfırlama» girişi vardır.

Bir ikili sayacın sayım faktörü, Ksc = 2n oranından bulunur; burada n, sayacın bit sayısıdır (flip-flop).

Darbe sayısını saymak, dijital bilgi işlem cihazlarında en yaygın işlemdir.

İkili sayacın çalışması sırasında, sonraki her bir flip-flop'un çıkışındaki darbelerin tekrarlama oranı, giriş darbelerinin frekansına kıyasla yarı yarıya azalır (Şekil 1, b). Bu nedenle frekans bölücü olarak sayaçlar da kullanılır.

Karıştırıcı (kodlayıcı olarak da adlandırılır), bir sinyali dijital bir koda, çoğunlukla ikili sayı sisteminde ondalık sayılara dönüştürür.

Bir kodlayıcının ondalık sayılarla (0, 1,2, …, m — 1) art arda numaralandırılmış m girişi ve n çıkışı vardır. Giriş ve çıkışların sayısı 2n = m ilişkisi ile belirlenir (Şekil 2, a). «CD» sembolü, İngilizce Coder sözcüğündeki harflerden oluşur.

Girişlerden birine bir sinyal uygulanması, çıkışın giriş numarasına karşılık gelen n bitlik bir ikili sayı üretmesine neden olur. Örneğin, dördüncü girişe bir darbe uygulandığında, çıkışlarda bir dijital kod 100 belirir (Şekil 2, a).

Kod çözücüler (kod çözücüler olarak da adlandırılırlar), ikili sayıları küçük ondalık sayılara dönüştürmek için kullanılır. Kod çözücünün girişleri (Şekil 2, b), ikili sayıları sağlamak için tasarlanmıştır, çıkışlar ondalık sayılarla sıralı olarak numaralandırılmıştır. Girişlere bir ikili sayı uygulandığında, belirli bir çıkışta numarası giriş numarasına karşılık gelen bir sinyal belirir, örneğin, kod 110 sağlandığında, sinyal 6. çıkışta görünecektir.

Şekil 2 — a) UGO kodlayıcı, b) UGO kod çözücü

Çoklayıcı - adres koduna göre çıkışın girişlerden birine bağlandığı bir cihaz. Che. çoklayıcı, bir elektronik anahtar veya komütatördür.

Şekil 3 — Çoklayıcı: a) geleneksel grafiksel gösterim, b) durum tablosu

A1, A2 girişlerine, hangi sinyal girişlerinin cihazın çıkışına iletileceğini belirleyen bir adres kodu gönderilir (Şekil 3).

Bilgileri dijitalden analoğa dönüştürmek için dijitalden analoğa dönüştürücüler (DAC'ler) ve ters dönüştürme için analogdan dijitale dönüştürücüler (ADC'ler) kullanın.

DAC'nin giriş sinyali, ikili çok basamaklı bir sayıdır ve çıkış sinyali, referans voltajına bağlı olarak oluşan Uout voltajıdır.

Analogdan dijitale dönüştürme prosedürü (Şekil 4) iki aşamadan oluşur: zaman örneklemesi (örnekleme) ve seviye niceleme. Örnekleme işlemi, sürekli bir sinyalin yalnızca ayrık zamanlarda değerlerinin ölçülmesinden oluşur.

Şekil 4-Analogdan dijitale dönüştürme işlemi

Niceleme için, giriş sinyalinin varyasyon aralığı eşit aralıklara bölünür - niceleme seviyeleri. Örneğimizde sekiz tane var ama genellikle çok daha fazlası var. Kuantizasyon işlemi, numune değerinin düştüğü aralığı belirlemeye ve çıkış değerine bir dijital kod atamaya indirgenmiştir.