डिजिटल डिवाइस: पल्स काउंटर, एनकोडर, मल्टीप्लेक्सर्स

पल्स काउंटर - इनपुट पर लागू दालों की संख्या की गणना करने के लिए डिज़ाइन किया गया एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण। प्राप्त दालों की संख्या बाइनरी नोटेशन में व्यक्त की जाती है।

पल्स काउंटर एक प्रकार के रजिस्टर (काउंट रजिस्टर) होते हैं और क्रमशः फ्लिप-फ्लॉप और लॉजिक गेट पर बनाए जाते हैं।

काउंटरों के मुख्य संकेतक गिनती गुणांक K 2n हैं - दालों की संख्या जिन्हें काउंटर द्वारा गिना जा सकता है। उदाहरण के लिए, चार-ट्रिगर काउंटर में 24 = 16 का अधिकतम गणना कारक हो सकता है। चार-ट्रिगर काउंटर के लिए, न्यूनतम आउटपुट कोड 0000, अधिकतम -1111 है, और जब गिनती कारक केसी = 10 है, तो आउटपुट कोड 1001 = 9 होने पर गिनती बंद हो जाती है।

चित्रा 1 ए श्रृंखला में जुड़े चार-बिट टी-फ्लिप काउंटर का आरेख दिखाता है। काउंट पल्स को पहले फ्लिप-फ्लॉप के काउंट इनपुट पर लागू किया जाता है। निम्नलिखित फ्लिप-फ्लॉप के काउंटर इनपुट पिछले फ्लिप-फ्लॉप के आउटपुट से जुड़े हैं।

सर्किट के संचालन को चित्र 1, बी में दिखाए गए समय के ग्राफ़ द्वारा चित्रित किया गया है।जब पहली गिनती नाड़ी अपने क्षय पर पहुंचती है, तो पहली फ्लिप-फ्लॉप अवस्था Q1 = 1 में चली जाती है, अर्थात। काउंटर में 0001 का एक डिजिटल कोड है। दूसरे काउंटर पल्स के अंत में, पहला फ्लिप-फ्लॉप राज्य "0" में जाता है, और दूसरा राज्य "1" में जाता है। काउंटर रिकॉर्ड संख्या 2 कोड 0010 के साथ।

चित्रा 1 - बाइनरी चार अंकों का काउंटर: ए) आरेख, बी) पारंपरिक ग्राफिकल प्रतिनिधित्व, सी) ऑपरेशन के समय आरेख

आरेख (चित्र 1, बी) से यह देखा जा सकता है कि, उदाहरण के लिए, 5 वीं नाड़ी के क्षीणन के अनुसार, कोड 0101 को 9 - 1001 के अनुसार काउंटर में लिखा गया है, और इसी तरह। 15वीं पल्स के अंत में, काउंटर के सभी बिट्स को "1" अवस्था में सेट किया जाता है, और 16वीं पल्स के क्षय के बाद, सभी ट्रिगर रीसेट हो जाते हैं, यानी काउंटर अपनी प्रारंभिक अवस्था में चला जाता है। काउंटर को रीसेट करने के लिए बाध्य करने के लिए एक «रीसेट» इनपुट है।

बाइनरी काउंटर का काउंट फैक्टर Ksc = 2n के अनुपात से पाया जाता है, जहां n काउंटर के बिट्स (फ्लिप-फ्लॉप) की संख्या है।

डिजिटल सूचना प्रसंस्करण उपकरणों में दालों की संख्या की गणना करना सबसे आम ऑपरेशन है।

बाइनरी काउंटर के संचालन के दौरान, प्रत्येक बाद के फ्लिप-फ्लॉप के आउटपुट में दालों की पुनरावृत्ति दर इसके इनपुट दालों की आवृत्ति (चित्र 1, बी) की तुलना में आधे से कम हो जाती है। इसलिए, काउंटरों का उपयोग आवृत्ति विभाजक के रूप में भी किया जाता है।

एक स्क्रैम्बलर (जिसे एनकोडर भी कहा जाता है) एक सिग्नल को एक डिजिटल कोड में परिवर्तित करता है, जो अक्सर बाइनरी संख्या प्रणाली में दशमलव संख्या होती है।

एक एनकोडर में दशमलव संख्या (0, 1,2, …, m - 1) और n आउटपुट के साथ लगातार m इनपुट होते हैं। इनपुट और आउटपुट की संख्या संबंध 2n = m (चित्र 2, ए) द्वारा निर्धारित की जाती है। प्रतीक «सीडी» अंग्रेजी शब्द कोडर के अक्षरों से बना है।

किसी एक इनपुट पर सिग्नल लगाने से आउटपुट इनपुट नंबर के अनुरूप एन-बिट बाइनरी नंबर उत्पन्न होता है। उदाहरण के लिए, जब चौथे इनपुट पर एक पल्स लगाया जाता है, तो आउटपुट पर एक डिजिटल कोड 100 दिखाई देता है (चित्र 2, ए)।

डिकोडर्स (जिन्हें डिकोडर्स भी कहा जाता है) का उपयोग बाइनरी नंबरों को वापस छोटी दशमलव संख्याओं में बदलने के लिए किया जाता है। डिकोडर के इनपुट (चित्र 2, बी) बाइनरी नंबरों की आपूर्ति के लिए अभिप्रेत हैं, आउटपुट क्रमिक रूप से दशमलव संख्याओं के साथ गिने जाते हैं। जब एक बाइनरी नंबर इनपुट पर लागू होता है, तो एक विशेष आउटपुट पर एक सिग्नल दिखाई देता है जिसका नंबर इनपुट नंबर से मेल खाता है। उदाहरण के लिए, जब कोड 110 प्रदान किया जाता है, तो सिग्नल 6वें आउटपुट पर दिखाई देगा।

चित्रा 2 - ए) यूजीओ एनकोडर, बी) यूजीओ डिकोडर

मल्टीप्लेक्सर - एक उपकरण जिसमें एड्रेस कोड के अनुसार आउटपुट किसी एक इनपुट से जुड़ा होता है। चे। एक बहुसंकेतक एक इलेक्ट्रॉनिक स्विच या कम्यूटेटर है।

चित्रा 3 - मल्टीप्लेक्सर: ए) पारंपरिक ग्राफिकल प्रतिनिधित्व, बी) राज्य तालिका

इनपुट A1, A2 को एक एड्रेस कोड भेजा जाता है, जो यह निर्धारित करता है कि कौन से सिग्नल इनपुट को डिवाइस के आउटपुट में प्रेषित किया जाएगा (चित्र 3)।

जानकारी को डिजिटल से एनालॉग में बदलने के लिए, डिजिटल-टू-एनालॉग कन्वर्टर्स (DACs) का उपयोग करें, और रिवर्स रूपांतरण के लिए, एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स (ADCs) का उपयोग करें।

DAC का इनपुट सिग्नल एक बाइनरी मल्टी-डिजिट नंबर है और आउटपुट सिग्नल वोल्टेज Uout है जो संदर्भ वोल्टेज के आधार पर बनता है।

एनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण प्रक्रिया (चित्र 4) में दो चरण होते हैं: समय नमूनाकरण (नमूनाकरण) और स्तर परिमाणीकरण। नमूनाकरण प्रक्रिया में केवल असतत समय पर निरंतर सिग्नल के मूल्यों को मापना शामिल है।

चित्रा 4-एनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण प्रक्रिया

परिमाणीकरण के लिए, इनपुट सिग्नल की भिन्नता की सीमा को समान अंतरालों - परिमाणीकरण स्तरों में विभाजित किया जाता है। हमारे उदाहरण में उनमें से आठ हैं, लेकिन आमतौर पर बहुत अधिक हैं। क्वांटाइजेशन ऑपरेशन उस अंतराल को निर्धारित करने के लिए कम किया जाता है जिसमें नमूना मूल्य गिर गया और आउटपुट वैल्यू को डिजिटल कोड असाइन किया गया।