Цифрові пристрої: лічильники імпульсів, шифратори, мультиплексори

Лічильник імпульсів - електронний пристрій, призначений для підрахунку числа імпульсів, поданих на вхід. Кількість імпульсів, що надійшли, виражається в двійковій системі числення.

Лічильники імпульсів є різновидом регістрів (лічильні регістри) та будуються відповідно на тригерах та логічних елементах.

Основними показниками лічильників є коефіцієнт рахунка До 2n - число імпульсів, що може бути пораховано лічильником. Наприклад, лічильник, що складається із чотирьох тригерів, може мати максимальний коефіцієнт рахунку 24=16. Для четирехтриггерного лічильника мінімальний вихідний код - 0000, максимальний -1111, а при коефіцієнті рахунку Кс = 10 вихідний рахунок зупиняється при коді 1001 = 9.

На малюнку 1 а представлена ​​схема чотирирозрядного лічильника на Т-тригерах, з'єднаних послідовно. Рахункові імпульси подаються на лічильний вхід першого тригера. Рахункові входи наступних тригерів пов'язані з виходами попередніх тригерів.

Роботу схеми ілюструють часові діаграми, наведені малюнку 1, б. При надходженні першого рахункового імпульсу його спаду перший тригер перетворюється на стан Q1 = 1, тобто. у лічильнику записаний цифровий код 0001. Після закінчення другого рахункового імпульсу перший тригер перетворюється на стан «0», а другий переключається на стан «1». У лічильнику записується число 2 із кодом 0010.

Рисунок 1 – Двійковий чотирирозрядний лічильник: а) схема; б) умовно-графічне позначення; в) часові діаграми роботи

З діаграми (рис. 1 б) видно, що, наприклад, по спаду 5-го імпульсу в лічильнику записаний код 0101, по 9-му - 1001 і т.п.Після закінчення 15-го імпульсу всі розряди лічильника встановлюються у стан «1», а спаду 16-го імпульсу все тригери обнуляются, т.і. е. лічильник перетворюється на вихідний стан. Для примусового обнулення лічильника є вхід "скидання".

Коефіцієнт рахунки двійкового лічильника знаходять із співвідношення Ксч = 2n, де n - число розрядів (тригерів) лічильника.

Підрахунок числа імпульсів є найпоширенішою операцією у пристроях цифрової обробки інформації.

У процесі роботи двійкового лічильника частота проходження імпульсів на виході кожного наступного тригера зменшується вдвічі порівняно з частотою його вхідних імпульсів (рис. 1, б). Тому лічильники застосовують також як дільники частоти.

Шифратор (називається також кодером) здійснює перетворення сигналу цифровий код, найчастіше десяткових чисел в двійкову систему числення.

У шифраторі є входи, послідовно пронумерованих десятковими числами (0, 1,2. m - 1), і n виходів. Число входів та виходів визначаються залежністю 2n = m (рис. 2, а). Символ «CD» утворений з літер, що входять до англійського слова Coder.

Подача сигналу на один із входів призводить до появи на виходах n-розрядного двійкового числа, що відповідає номеру входу. Наприклад, при подачі імпульсу на 4-й вхід на виходах виникає цифровий код 100 (рис. 2 а).

Для зворотного перетворення двійкових чисел у невеликі за значенням десяткові числа використовуються дешифратори (які також називаються декодерами). Входи дешифратора (рис. 2 б) призначаються для подачі двійкових чисел, виходи послідовно нумеруються десятковими числами. При подачі входи двійкового числа з'являється сигнал на певному виході, номер якого відповідає вхідному числу.Наприклад, при подачі коду 110 сигнал з'явиться на 6-му виході.

Малюнок 2 – а) УГО шифратора; б) УГО дешифратора

Мультиплексор - пристрій, у якому вихід з'єднується з одним із входів, відповідно до коду адреси. Т.о. мультиплексор є електронним перемикачем або комутатором.

Малюнок 3 – Мультиплексор: а) умовно-графічне позначення; б) таблиця станів

На входи А1, А2 подається код адреси, що визначає, який із входів сигналів буде передано на вихід пристрою (рис. 3).

Для перетворення інформації з цифрової форми в аналогову застосовують цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП), а для зворотного перетворення - аналого-цифрові перетворювачі (АЦП).

Вхідний сигнал ЦАП - двійкове багаторозрядне число, а вихідний - напруга Uвих, що формується на основі опорної напруги.

Процедура аналого-цифрового перетворення (рис. 4) і двох етапів: дискретизації за часом (вибірки) і квантування за рівнем. Процес дискретизації складається з виміру значень безперервного сигналу лише дискретні моменти часу.

Рисунок 4 – Процес аналого-цифрового перетворення

Для квантування діапазон зміни вхідного сигналу поділяється на рівні інтервали – рівні квантування. У нашому прикладі їх вісім, але зазвичай їх набагато більше. Операція квантування зводиться до визначення того інтервалу, який потрапило дискретизоване значення і до присвоєння вихідному значенню цифрового коду.

Телеграм канал для тих, хто щодня хоче дізнаватися нове та цікаве: Школа для електрика

Якщо Вам сподобалася ця стаття, поділіться посиланням на неї у соціальних мережах. Це дуже допоможе розвитку нашого сайту!

Не пропустіть оновлення, підпишіться на наші соцмережі: