อุปกรณ์ดิจิทัล: ตัวนับพัลส์ ตัวเข้ารหัส มัลติเพล็กเซอร์

ตัวนับพัลส์ — อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ออกแบบมาเพื่อนับจำนวนพัลส์ที่ใช้กับอินพุต จำนวนพัลส์ที่ได้รับจะแสดงในรูปแบบเลขฐานสอง

ตัวนับพัลส์เป็นรีจิสเตอร์ประเภทหนึ่ง (ตัวนับจำนวน) และสร้างขึ้นบนฟลิปฟล็อปและลอจิกเกตตามลำดับ

ตัวบ่งชี้หลักของตัวนับคือค่าสัมประสิทธิ์การนับ K 2n ซึ่งเป็นจำนวนพัลส์ที่ตัวนับสามารถนับได้ ตัวอย่างเช่น ตัวนับทริกเกอร์สี่ตัวอาจมีปัจจัยการนับสูงสุดที่ 24 = 16 สำหรับตัวนับทริกเกอร์สี่ตัว โค้ดเอาต์พุตขั้นต่ำคือ 0000 สูงสุด -1111 และเมื่อปัจจัยการนับคือ Kc = 10 เอาต์พุต หยุดนับเมื่อรหัส 1001 = 9

รูปที่ 1a แสดงไดอะแกรมของตัวนับ T-flip สี่บิตที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรม พัลส์การนับจะถูกนำไปใช้กับอินพุตการนับของฟลิปฟล็อปแรก อินพุตตัวนับของฟลิปฟล็อปต่อไปนี้เชื่อมต่อกับเอาต์พุตของฟลิปฟล็อปก่อนหน้า

การทำงานของวงจรแสดงโดยกราฟเวลาที่แสดงในรูปที่ 1, ข.เมื่อพัลส์นับแรกมาถึงการสลายตัว ฟลิปฟล็อปแรกจะเข้าสู่สถานะ Q1 = 1 นั่นคือ ตัวนับมีรหัสดิจิทัลเป็น 0001 ในตอนท้ายของพัลส์ตัวนับที่สอง ฟลิปฟล็อปตัวแรกไปที่สถานะ «0» และตัวที่สองไปที่สถานะ «1» ตัวนับบันทึกหมายเลข 2 ด้วยรหัส 0010

รูปที่ 1 — ตัวนับเลขสี่หลักแบบไบนารี: a) แผนภาพ b) การแสดงแบบกราฟิกทั่วไป c) แผนภาพเวลาของการทำงาน

จากแผนภาพ (รูปที่ 1, b) จะเห็นได้ว่าตัวอย่างเช่นตามการลดทอนของพัลส์ที่ 5 รหัส 0101 จะถูกเขียนในตัวนับตามวันที่ 9 - 1,001 และอื่น ๆ ในตอนท้ายของพัลส์ที่ 15 ตัวนับทั้งหมดจะถูกตั้งค่าเป็น «1» และหลังจากการสลายตัวของพัลส์ที่ 16 ทริกเกอร์ทั้งหมดจะถูกรีเซ็ต นั่นคือตัวนับจะเข้าสู่สถานะเริ่มต้น มีอินพุต «รีเซ็ต» เพื่อบังคับให้ตัวนับรีเซ็ต

ปัจจัยการนับของตัวนับไบนารีหาได้จากอัตราส่วน Ksc = 2n โดยที่ n คือจำนวนบิต (flip-flop) ของตัวนับ

การนับจำนวนพัลส์เป็นการดำเนินการทั่วไปในอุปกรณ์ประมวลผลข้อมูลดิจิทัล

ในระหว่างการทำงานของตัวนับไบนารี อัตราการทำซ้ำของพัลส์ที่เอาต์พุตของฟลิปฟล็อปที่ตามมาแต่ละครั้งจะลดลงครึ่งหนึ่งเมื่อเทียบกับความถี่ของพัลส์อินพุต (รูปที่ 1, ข) ดังนั้นจึงใช้ตัวนับเป็นตัวแบ่งความถี่

scrambler (เรียกอีกอย่างว่าตัวเข้ารหัส) แปลงสัญญาณเป็นรหัสดิจิทัล ซึ่งส่วนใหญ่มักจะเป็นเลขฐานสิบในระบบเลขฐานสอง

ตัวเข้ารหัสมีอินพุต m เรียงเป็นเลขทศนิยม (0, 1,2, …, m — 1) และเอาต์พุต n ตัว จำนวนอินพุตและเอาต์พุตถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์ 2n = m (รูปที่ 2, a) สัญลักษณ์ «CD» เกิดจากตัวอักษรในคำภาษาอังกฤษ Coder

การใช้สัญญาณกับหนึ่งในอินพุตทำให้เอาต์พุตสร้างเลขฐานสอง n-bit ที่สอดคล้องกับหมายเลขอินพุต ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้พัลส์กับอินพุตที่สี่ รหัสดิจิทัล 100 จะปรากฏขึ้นที่เอาต์พุต (รูปที่ 2, a)

ตัวถอดรหัส (เรียกอีกอย่างว่าตัวถอดรหัส) ใช้เพื่อแปลงเลขฐานสองกลับเป็นเลขฐานสิบขนาดเล็ก อินพุตของตัวถอดรหัส (รูปที่ 2, b) มีไว้สำหรับการระบุเลขฐานสอง, เอาต์พุตจะถูกกำหนดหมายเลขตามลำดับด้วยเลขฐานสิบ เมื่อใช้เลขฐานสองกับอินพุตสัญญาณจะปรากฏที่เอาต์พุตเฉพาะซึ่งมีหมายเลขตรงกับหมายเลขอินพุต ตัวอย่างเช่น เมื่อระบุรหัส 110 สัญญาณจะปรากฏที่เอาต์พุตตัวที่ 6

รูปที่ 2 — a) ตัวเข้ารหัส UGO, b) ตัวถอดรหัส UGO

มัลติเพล็กเซอร์ - อุปกรณ์ที่เอาต์พุตเชื่อมต่อกับหนึ่งในอินพุตตามรหัสที่อยู่ เช. มัลติเพล็กเซอร์คือสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์หรือเครื่องสับเปลี่ยน

รูปที่ 3 — มัลติเพล็กเซอร์: a) การแสดงภาพแบบธรรมดา b) ตารางแสดงสถานะ

รหัสที่อยู่จะถูกส่งไปยังอินพุต A1, A2 ซึ่งกำหนดว่าสัญญาณอินพุตใดจะถูกส่งไปยังเอาต์พุตของอุปกรณ์ (รูปที่ 3)

ในการแปลงข้อมูลจากดิจิตอลเป็นอนาล็อก ให้ใช้ตัวแปลงดิจิตอลเป็นอนาล็อก (DAC) และสำหรับการแปลงย้อนกลับ ให้ใช้ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล (ADC)

สัญญาณอินพุตของ DAC เป็นเลขฐานสองหลายหลักและสัญญาณเอาต์พุตคือแรงดัน Uout ที่เกิดขึ้นจากแรงดันอ้างอิง

ขั้นตอนการแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล (รูปที่ 4) ประกอบด้วยสองขั้นตอน: การสุ่มตัวอย่างเวลา (การสุ่มตัวอย่าง) และการวัดระดับ กระบวนการสุ่มตัวอย่างประกอบด้วยการวัดค่าของสัญญาณต่อเนื่องในเวลาที่ไม่ต่อเนื่องเท่านั้น

รูปที่ 4-กระบวนการแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล

สำหรับการหาปริมาณ ช่วงของการแปรผันของสัญญาณอินพุตจะแบ่งออกเป็นช่วงเท่าๆ กัน นั่นคือระดับของปริมาณ ในตัวอย่างของเรามีทั้งหมดแปดรายการ แต่โดยปกติแล้วจะมีมากกว่านั้นอีกมาก การดำเนินการเชิงปริมาณจะลดลงเพื่อกำหนดช่วงเวลาที่ค่าตัวอย่างลดลงและกำหนดรหัสดิจิทัลให้กับค่าเอาต์พุต