Peranti digital: pembilang nadi, pengekod, pemultipleks

Pembilang nadi — peranti elektronik yang direka untuk mengira bilangan denyutan yang digunakan pada input. Bilangan denyutan yang diterima dinyatakan dalam tatatanda binari.

Pembilang nadi ialah sejenis daftar (daftar kiraan) dan dibina di atas flip-flop dan get logik, masing-masing.

Penunjuk utama pembilang ialah pekali pengiraan K 2n — bilangan denyutan yang boleh dikira oleh pembilang. Sebagai contoh, pembilang empat pencetus mungkin mempunyai faktor kiraan maksimum 24 = 16. Untuk pembilang empat pencetus, kod keluaran minimum ialah 0000, maksimum -1111, dan apabila faktor kiraan ialah Kc = 10, keluaran berhenti mengira apabila kod 1001 = 9 .

Rajah 1a menunjukkan gambar rajah pembilang T-flip empat bit yang disambungkan secara bersiri. Denyutan kiraan digunakan pada input kiraan flip-flop pertama. Input pembilang bagi flip-flop berikut disambungkan kepada output flip-flop sebelumnya.

Operasi litar digambarkan oleh graf pemasaan yang ditunjukkan dalam Rajah 1, b.Apabila nadi kiraan pertama tiba pada pereputannya, flip-flop pertama masuk ke keadaan Q1 = 1, i.e. kaunter mempunyai kod digital 0001. Pada penghujung nadi kaunter kedua, flip-flop pertama pergi ke keadaan «0», dan yang kedua pergi ke keadaan «1». Kaunter merekodkan nombor 2 dengan kod 0010.

Rajah 1 — Pembilang empat digit binari: a) gambar rajah, b) perwakilan grafik konvensional, c) gambar rajah masa operasi

Daripada rajah (Rajah 1, b) dapat dilihat bahawa, sebagai contoh, mengikut pengecilan nadi ke-5, kod 0101 ditulis di kaunter, mengikut ke-9 - 1001, dan seterusnya. Pada penghujung nadi ke-15, semua bit pembilang ditetapkan untuk menyatakan «1», dan selepas pereputan nadi ke-16, semua pencetus ditetapkan semula, iaitu, pembilang pergi ke keadaan asalnya. Terdapat input «set semula» untuk memaksa kaunter ditetapkan semula.

Faktor kiraan pembilang binari didapati daripada nisbah Ksc = 2n, di mana n ialah bilangan bit (flip-flop) pembilang.

Mengira bilangan denyutan adalah operasi yang paling biasa dalam peranti pemprosesan maklumat digital.

Semasa operasi pembilang binari, kadar pengulangan denyutan pada output setiap flip-flop berikutnya dikurangkan sebanyak separuh berbanding dengan kekerapan denyutan inputnya (Rajah 1, b). Oleh itu, pembilang juga digunakan sebagai pembahagi frekuensi.

Scrambler (juga dipanggil pengekod) menukar isyarat kepada kod digital, selalunya nombor perpuluhan dalam sistem nombor binari.

Pengekod mempunyai m input bernombor berturut-turut dengan nombor perpuluhan (0, 1,2, …, m — 1) dan n output. Bilangan input dan output ditentukan oleh hubungan 2n = m (Rajah 2, a). Simbol «CD» terbentuk daripada huruf dalam perkataan Inggeris Coder.

Menggunakan isyarat kepada salah satu input menyebabkan output menghasilkan nombor binari n-bit yang sepadan dengan nombor input. Sebagai contoh, apabila nadi digunakan pada input keempat, kod digital 100 muncul pada output (Rajah 2, a).

Penyahkod (juga dipanggil penyahkod) digunakan untuk menukar nombor binari kembali kepada nombor perpuluhan kecil. Input penyahkod (Rajah 2, b) bertujuan untuk membekalkan nombor perduaan, output dinomborkan secara berurutan dengan nombor perpuluhan. Apabila nombor perduaan digunakan pada input, isyarat muncul pada output tertentu yang nombornya sepadan dengan nombor input. Contohnya, apabila kod 110 diberikan, isyarat akan muncul pada output ke-6.

Rajah 2 — a) Pengekod UGO, b) Penyahkod UGO

Multiplexer - peranti di mana output disambungkan ke salah satu input, mengikut kod alamat. Che. pemultipleks ialah suis elektronik atau komutator.

Rajah 3 — Multiplexer: a) perwakilan grafik konvensional, b) nyatakan jadual

Kod alamat dihantar ke input A1, A2, yang menentukan input isyarat mana yang akan dihantar ke output peranti (Rajah 3).

Untuk menukar maklumat daripada digital kepada analog, gunakan penukar digital-ke-analog (DAC), dan untuk penukaran terbalik, gunakan penukar analog-ke-digital (ADC).

Isyarat input DAC ialah nombor berbilang digit binari dan isyarat keluaran ialah voltan Uout yang terbentuk berdasarkan voltan rujukan.

Prosedur penukaran analog-ke-digital (Rajah 4) terdiri daripada dua peringkat: pensampelan masa (pensampelan) dan pengkuantitian tahap. Proses pensampelan terdiri daripada mengukur nilai isyarat berterusan hanya pada masa yang diskret.

Rajah 4-Proses penukaran analog-ke-digital

Untuk pengkuantitian, julat variasi isyarat input dibahagikan kepada selang yang sama — tahap pengkuantitian. Dalam contoh kami terdapat lapan daripadanya, tetapi biasanya terdapat lebih banyak lagi. Operasi pengkuantitian dikurangkan untuk menentukan selang di mana nilai sampel jatuh dan memberikan kod digital kepada nilai output.