Perangkat digital: penghitung pulsa, encoder, multiplexer
Penghitung pulsa — perangkat elektronik yang dirancang untuk menghitung jumlah pulsa yang diterapkan ke input. Jumlah pulsa yang diterima dinyatakan dalam notasi biner.
Penghitung pulsa adalah jenis register (register hitungan) dan masing-masing dibangun di atas flip-flop dan gerbang logika.
Indikator utama penghitung adalah koefisien penghitungan K 2n — jumlah pulsa yang dapat dihitung oleh penghitung. Misalnya, pencacah empat pemicu mungkin memiliki faktor hitungan maksimum 24 = 16. Untuk pencacah empat pemicu, kode keluaran minimum adalah 0000, maksimum -1111, dan ketika faktor hitungan adalah Kc = 10, keluaran berhenti menghitung ketika kode 1001 = 9 .
Gambar 1a menunjukkan diagram pencacah T-flip empat bit yang dihubungkan secara seri. Pulsa hitungan diterapkan ke input hitungan flip-flop pertama. Input counter dari flip-flop berikutnya dihubungkan ke output dari flip-flop sebelumnya.
Pengoperasian sirkuit diilustrasikan oleh grafik waktu yang ditunjukkan pada Gambar 1, b.Ketika pulsa hitungan pertama tiba pada peluruhannya, flip-flop pertama masuk ke keadaan Q1 = 1, yaitu pencacah memiliki kode digital 0001. Pada akhir pulsa pencacah kedua, flip-flop pertama menjadi «0», dan yang kedua menjadi «1». Pencacah mencatat nomor 2 dengan kode 0010.
Gambar 1 — Pencacah empat digit biner: a) diagram, b) representasi grafis konvensional, c) diagram waktu operasi
Dari diagram (Gbr. 1, b) terlihat bahwa, misalnya, menurut pelemahan pulsa ke-5, kode 0101 ditulis di penghitung, menurut tanggal 9 - 1001, dan seterusnya. Pada akhir pulsa ke-15, semua bit penghitung disetel ke status «1», dan setelah pembusukan pulsa ke-16, semua pemicu disetel ulang, yaitu, penghitung beralih ke kondisi awalnya. Ada input «reset» untuk memaksa penghitung diatur ulang.
Faktor hitungan dari pencacah biner ditemukan dari rasio Ksc = 2n, di mana n adalah jumlah bit (flip-flop) dari pencacah.
Menghitung jumlah pulsa adalah operasi yang paling umum dalam perangkat pengolah informasi digital.
Selama pengoperasian penghitung biner, laju pengulangan pulsa pada output dari setiap flip-flop berikutnya berkurang setengahnya dibandingkan dengan frekuensi pulsa inputnya (Gbr. 1, b). Oleh karena itu, pencacah juga digunakan sebagai pembagi frekuensi.
Pengacak (juga disebut encoder) mengubah sinyal menjadi kode digital, paling sering angka desimal dalam sistem bilangan biner.
Encoder memiliki m input bernomor berurutan dengan angka desimal (0, 1,2, …, m — 1) dan n output. Jumlah input dan output ditentukan oleh hubungan 2n = m (Gbr. 2, a). Simbol «CD» dibentuk dari huruf-huruf dalam kata bahasa Inggris Coder.
Menerapkan sinyal ke salah satu input menyebabkan output menghasilkan bilangan biner n-bit yang sesuai dengan nomor input. Misalnya, ketika pulsa diterapkan ke input keempat, kode digital 100 muncul di output (Gbr. 2, a).
Decoder (juga disebut decoder) digunakan untuk mengubah bilangan biner kembali ke bilangan desimal kecil. Input decoder (Gbr. 2, b) dimaksudkan untuk memasok bilangan biner, outputnya diberi nomor urut dengan angka desimal. Ketika nomor biner diterapkan ke input, sinyal muncul di output tertentu yang nomornya sesuai dengan nomor input.Misalnya, ketika kode 110 diberikan, sinyal akan muncul di output ke-6.
Gambar 2 — a) encoder UGO, b) decoder UGO
Multiplexer - perangkat di mana output terhubung ke salah satu input, sesuai dengan kode alamat. Che. multiplexer adalah saklar elektronik atau komutator.
Gambar 3 — Multiplexer: a) representasi grafis konvensional, b) tabel status
Kode alamat dikirim ke input A1, A2, yang menentukan input sinyal mana yang akan dikirim ke output perangkat (Gbr. 3).
Untuk mengubah informasi dari digital ke analog, gunakan konverter digital-ke-analog (DAC), dan untuk konversi sebaliknya, gunakan konverter analog-ke-digital (ADC).
Sinyal input dari DAC adalah bilangan biner multi digit dan sinyal outputnya adalah tegangan Uout yang dibentuk berdasarkan tegangan referensi.
Prosedur konversi analog-ke-digital (Gbr. 4) terdiri dari dua tahap: sampling waktu (sampling) dan kuantisasi level. Proses pengambilan sampel terdiri dari pengukuran nilai sinyal kontinu hanya pada waktu diskrit.
Gambar 4-Proses konversi analog ke digital
Untuk kuantisasi, rentang variasi sinyal input dibagi menjadi interval yang sama — level kuantisasi. Dalam contoh kita ada delapan, tetapi biasanya masih banyak lagi. Operasi kuantisasi dikurangi untuk menentukan interval di mana nilai sampel turun dan menetapkan kode digital ke nilai keluaran.