Dispositius digitals: comptadors de polsos, codificadors, multiplexors

Comptador de polsos: un dispositiu electrònic dissenyat per comptar el nombre de polsos aplicats a l'entrada. El nombre de polsos rebuts s'expressa en notació binària.

Els comptadors de polsos són un tipus de registres (registres de recompte) i estan construïts sobre flip-flops i portes lògiques, respectivament.

Els principals indicadors dels comptadors són el coeficient de recompte K 2n, el nombre de polsos que el comptador pot comptar. Per exemple, un comptador de quatre disparadors pot tenir un factor de recompte màxim de 24 = 16. Per a un comptador de quatre disparadors, el codi de sortida mínim és 0000, el màxim -1111 i quan el factor de recompte és Kc = 10, la sortida deixa de comptar quan el codi 1001 = 9 .

La figura 1a mostra un diagrama d'un comptador T-flip de quatre bits connectat en sèrie. Els polsos de recompte s'apliquen a l'entrada de recompte del primer flip-flop. Les entrades del comptador de les xancles següents estan connectades a les sortides dels xancles anteriors.

El funcionament del circuit s'il·lustra amb els gràfics de temporització que es mostren a la figura 1, b.Quan el primer pols de recompte arriba a la seva decadència, el primer flip-flop passa a l'estat Q1 = 1, és a dir. el comptador té un codi digital de 0001. Al final del segon pols del comptador, el primer flip-flop passa a l'estat «0», i el segon passa a l'estat «1». El comptador registra el número 2 amb el codi 0010.

Figura 1 — Comptador binari de quatre dígits: a) diagrama, b) representació gràfica convencional, c) diagrames de temps de funcionament

Del diagrama (Fig. 1, b) es pot veure que, per exemple, segons l'atenuació del 5è pols, el codi 0101 s'escriu al comptador, segons el 9è — 1001, etc. Al final del pols 15, tots els bits del comptador es posen a l'estat «1», i després de la decadència del pols 16, es reinicien tots els activadors, és a dir, el comptador passa al seu estat inicial. Hi ha una entrada de "reinicialització" per forçar el reinici del comptador.

El factor de recompte d'un comptador binari es troba a partir de la relació Ksc = 2n, on n és el nombre de bits (flip-flops) del comptador.

Comptar el nombre de polsos és l'operació més habitual en dispositius de processament d'informació digital.

Durant el funcionament del comptador binari, la velocitat de repetició dels polsos a la sortida de cada flip-flop posterior es redueix a la meitat en comparació amb la freqüència dels seus polsos d'entrada (Fig. 1, b). Per tant, els comptadors també s'utilitzen com a divisors de freqüència.

Un codificador (també anomenat codificador) converteix un senyal en un codi digital, sovint nombres decimals en un sistema de numeració binari.

Un codificador té m entrades numerades consecutivament amb nombres decimals (0, 1,2, …, m — 1) i n sortides. El nombre d'entrades i sortides ve determinat per la relació 2n = m (Fig. 2, a). El símbol «CD» es forma a partir de les lletres de la paraula anglesa Coder.

L'aplicació d'un senyal a una de les entrades fa que la sortida produeixi un nombre binari de n bits corresponent al número d'entrada. Per exemple, quan s'aplica un pols a la quarta entrada, apareix un codi digital 100 a les sortides (Fig. 2, a).

Els descodificadors (també anomenats descodificadors) s'utilitzen per convertir nombres binaris de nou a nombres decimals petits. Les entrades del descodificador (Fig. 2, b) estan destinades a subministrar nombres binaris, les sortides estan numerades seqüencialment amb nombres decimals. Quan s'aplica un nombre binari a les entrades, apareix un senyal a una sortida determinada el número de la qual correspon al número d'entrada, per exemple, quan es proporciona el codi 110, el senyal apareixerà a la 6a sortida.

Figura 2 — a) Codificador UGO, b) Descodificador UGO

Multiplexor: un dispositiu en el qual la sortida està connectada a una de les entrades, segons el codi d'adreça. Che. un multiplexor és un commutador o commutador electrònic.

Figura 3 — Multiplexor: a) representació gràfica convencional, b) taula d'estats

S'envia un codi d'adreça a les entrades A1, A2, que determina quina de les entrades de senyal es transmetrà a la sortida del dispositiu (Fig. 3).

Per convertir la informació de digital a analògic, utilitzeu convertidors de digital a analògic (DAC) i per a la conversió inversa, utilitzeu convertidors d'analògic a digital (ADC).

El senyal d'entrada del DAC és un nombre binari de diversos dígits i el senyal de sortida és la tensió Uout formada a partir de la tensió de referència.

El procediment de conversió d'analògic a digital (Fig. 4) consta de dues etapes: mostreig de temps (mostreig) i quantificació de nivell. El procés de mostreig consisteix a mesurar valors d'un senyal continu només en moments discrets.

Figura 4-El procés de conversió d'analògic a digital

Per a la quantificació, el rang de variació del senyal d'entrada es divideix en intervals iguals: nivells de quantificació. En el nostre exemple n'hi ha vuit, però normalment n'hi ha molts més. L'operació de quantificació es redueix a determinar l'interval en què va caure el valor de la mostra i assignar un codi digital al valor de sortida.