డిజిటల్ పరికరాలు: పల్స్ కౌంటర్లు, ఎన్కోడర్లు, మల్టీప్లెక్సర్లు

పల్స్ కౌంటర్ — ఇన్‌పుట్‌కు వర్తింపజేయబడిన పప్పుల సంఖ్యను లెక్కించడానికి రూపొందించబడిన ఎలక్ట్రానిక్ పరికరం. అందుకున్న పప్పుల సంఖ్య బైనరీ సంజ్ఞామానంలో వ్యక్తీకరించబడింది.

పల్స్ కౌంటర్లు ఒక రకమైన రిజిస్టర్లు (కౌంట్ రిజిస్టర్లు) మరియు వరుసగా ఫ్లిప్-ఫ్లాప్స్ మరియు లాజిక్ గేట్‌లపై నిర్మించబడ్డాయి.

కౌంటర్ల యొక్క ప్రధాన సూచికలు కౌంటింగ్ కోఎఫీషియంట్ K 2n - కౌంటర్ ద్వారా లెక్కించబడే పప్పుల సంఖ్య. ఉదాహరణకు, నాలుగు-ట్రిగ్గర్ కౌంటర్ గరిష్ట గణన కారకాన్ని 24 = 16 కలిగి ఉండవచ్చు. నాలుగు-ట్రిగ్గర్ కౌంటర్ కోసం, కనిష్ట అవుట్‌పుట్ కోడ్ 0000, గరిష్టంగా -1111, మరియు కౌంట్ ఫ్యాక్టర్ Kc = 10 అయినప్పుడు, అవుట్‌పుట్ కోడ్ 1001 = 9 అయినప్పుడు లెక్కించడం ఆగిపోతుంది.

ఫిగర్ 1a సిరీస్‌లో కనెక్ట్ చేయబడిన నాలుగు-బిట్ T-ఫ్లిప్ కౌంటర్ యొక్క రేఖాచిత్రాన్ని చూపుతుంది. మొదటి ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ యొక్క కౌంట్ ఇన్‌పుట్‌కు కౌంట్ పల్స్ వర్తించబడతాయి. కింది ఫ్లిప్-ఫ్లాప్‌ల కౌంటర్ ఇన్‌పుట్‌లు మునుపటి ఫ్లిప్-ఫ్లాప్‌ల అవుట్‌పుట్‌లకు కనెక్ట్ చేయబడ్డాయి.

సర్క్యూట్ యొక్క ఆపరేషన్ మూర్తి 1, బిలో చూపిన సమయ గ్రాఫ్‌ల ద్వారా వివరించబడింది.మొదటి గణన పల్స్ దాని క్షీణతకు వచ్చినప్పుడు, మొదటి ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ Q1 = 1 స్థితికి వెళుతుంది, అనగా. కౌంటర్ 0001 యొక్క డిజిటల్ కోడ్‌ను కలిగి ఉంది. రెండవ కౌంటర్ పల్స్ ముగింపులో, మొదటి ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ స్థితి «0» మరియు రెండవది «1» స్థితికి వెళుతుంది. కౌంటర్ 0010 కోడ్‌తో నంబర్ 2ని నమోదు చేస్తుంది.

మూర్తి 1 — బైనరీ నాలుగు-అంకెల కౌంటర్: ఎ) రేఖాచిత్రం, బి) సంప్రదాయ గ్రాఫికల్ ప్రాతినిధ్యం, సి) ఆపరేషన్ సమయ రేఖాచిత్రాలు

రేఖాచిత్రం (Fig. 1, b) నుండి, ఉదాహరణకు, 5 వ పల్స్ యొక్క అటెన్యుయేషన్ ప్రకారం, కోడ్ 0101 కౌంటర్లో వ్రాయబడిందని, 9 వ - 1001 ప్రకారం, మొదలైనవి. 15వ పల్స్ ముగింపులో, కౌంటర్ యొక్క అన్ని బిట్‌లు "1" స్థితికి సెట్ చేయబడతాయి మరియు 16వ పల్స్ క్షీణించిన తర్వాత, అన్ని ట్రిగ్గర్‌లు రీసెట్ చేయబడతాయి, అంటే కౌంటర్ దాని ప్రారంభ స్థితికి వెళుతుంది. కౌంటర్‌ని రీసెట్ చేయమని బలవంతం చేయడానికి «రీసెట్» ఇన్‌పుట్ ఉంది.

బైనరీ కౌంటర్ యొక్క కౌంట్ ఫ్యాక్టర్ Ksc = 2n నిష్పత్తి నుండి కనుగొనబడింది, ఇక్కడ n అనేది కౌంటర్ యొక్క బిట్‌ల సంఖ్య (ఫ్లిప్-ఫ్లాప్స్).

పప్పుల సంఖ్యను లెక్కించడం అనేది డిజిటల్ ఇన్ఫర్మేషన్ ప్రాసెసింగ్ పరికరాలలో అత్యంత సాధారణ ఆపరేషన్.

బైనరీ కౌంటర్ యొక్క ఆపరేషన్ సమయంలో, ప్రతి తదుపరి ఫ్లిప్-ఫ్లాప్ యొక్క అవుట్పుట్ వద్ద పప్పుల పునరావృత రేటు దాని ఇన్పుట్ పప్పుల ఫ్రీక్వెన్సీతో పోలిస్తే సగానికి తగ్గించబడుతుంది (Fig. 1, b). అందువల్ల, కౌంటర్లు ఫ్రీక్వెన్సీ డివైడర్లుగా కూడా ఉపయోగించబడతాయి.

స్క్రాంబ్లర్ (ఎన్‌కోడర్ అని కూడా పిలుస్తారు) సిగ్నల్‌ను డిజిటల్ కోడ్‌గా మారుస్తుంది, బైనరీ నంబర్ సిస్టమ్‌లో చాలా తరచుగా దశాంశ సంఖ్యలు.

ఒక ఎన్‌కోడర్ దశాంశ సంఖ్యలు (0, 1,2, ..., m — 1) మరియు n అవుట్‌పుట్‌లతో వరుసగా m ఇన్‌పుట్‌లను కలిగి ఉంటుంది. ఇన్‌పుట్‌లు మరియు అవుట్‌పుట్‌ల సంఖ్య సంబంధం 2n = m (Fig. 2, a) ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. కోడర్ అనే ఆంగ్ల పదంలోని అక్షరాల నుండి "CD" చిహ్నం ఏర్పడింది.

ఇన్‌పుట్‌లలో ఒకదానికి సిగ్నల్‌ని వర్తింపజేయడం వల్ల అవుట్‌పుట్ ఇన్‌పుట్ నంబర్‌కు అనుగుణంగా n-బిట్ బైనరీ సంఖ్యను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఉదాహరణకు, నాల్గవ ఇన్‌పుట్‌కు పల్స్ వర్తించినప్పుడు, అవుట్‌పుట్‌ల వద్ద డిజిటల్ కోడ్ 100 కనిపిస్తుంది (Fig. 2, a).

బైనరీ సంఖ్యలను చిన్న దశాంశ సంఖ్యలకు మార్చడానికి డీకోడర్‌లు (డీకోడర్‌లు అని కూడా పిలుస్తారు) ఉపయోగించబడతాయి. డీకోడర్ యొక్క ఇన్‌పుట్‌లు (Fig. 2, b) బైనరీ సంఖ్యలను సరఫరా చేయడానికి ఉద్దేశించబడ్డాయి, అవుట్‌పుట్‌లు దశాంశ సంఖ్యలతో వరుసగా లెక్కించబడతాయి. ఇన్‌పుట్‌లకు బైనరీ సంఖ్యను వర్తింపజేసినప్పుడు, ఒక నిర్దిష్ట అవుట్‌పుట్ వద్ద సిగ్నల్ కనిపిస్తుంది, దీని సంఖ్య ఇన్‌పుట్ నంబర్‌కు అనుగుణంగా ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, కోడ్ 110 అందించబడినప్పుడు, సిగ్నల్ 6వ అవుట్‌పుట్ వద్ద కనిపిస్తుంది.

మూర్తి 2 - ఎ) UGO ఎన్‌కోడర్, బి) UGO డీకోడర్

మల్టీప్లెక్సర్ - చిరునామా కోడ్ ప్రకారం అవుట్‌పుట్ ఇన్‌పుట్‌లలో ఒకదానికి కనెక్ట్ చేయబడిన పరికరం. చే. మల్టీప్లెక్సర్ అనేది ఎలక్ట్రానిక్ స్విచ్ లేదా కమ్యుటేటర్.

మూర్తి 3 — మల్టీప్లెక్సర్: ఎ) సంప్రదాయ గ్రాఫికల్ ప్రాతినిధ్యం, బి) స్టేట్ టేబుల్

చిరునామా కోడ్ A1, A2 ఇన్‌పుట్‌లకు పంపబడుతుంది, ఇది పరికరం యొక్క అవుట్‌పుట్‌కు సిగ్నల్ ఇన్‌పుట్‌లలో ఏది ప్రసారం చేయబడుతుందో నిర్ణయిస్తుంది (Fig. 3).

సమాచారాన్ని డిజిటల్ నుండి అనలాగ్‌కి మార్చడానికి, డిజిటల్-టు-అనలాగ్ కన్వర్టర్‌లను (DACలు) ఉపయోగించండి మరియు రివర్స్ మార్పిడి కోసం, అనలాగ్-టు-డిజిటల్ కన్వర్టర్‌లను (ADCలు) ఉపయోగించండి.

DAC యొక్క ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్ బైనరీ బహుళ-అంకెల సంఖ్య మరియు అవుట్‌పుట్ సిగ్నల్ అనేది రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్ ఆధారంగా ఏర్పడిన వోల్టేజ్ Uout.

అనలాగ్-టు-డిజిటల్ మార్పిడి విధానం (Fig. 4) రెండు దశలను కలిగి ఉంటుంది: సమయ నమూనా (నమూనా) మరియు స్థాయి పరిమాణీకరణ. నమూనా ప్రక్రియలో వివిక్త క్షణాలలో మాత్రమే నిరంతర సిగ్నల్ యొక్క విలువలను కొలిచే ప్రక్రియ ఉంటుంది.

మూర్తి 4-అనలాగ్-టు-డిజిటల్ మార్పిడి ప్రక్రియ

పరిమాణీకరణ కోసం, ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్ యొక్క వైవిధ్యం యొక్క పరిధి సమాన విరామాలుగా విభజించబడింది - పరిమాణ స్థాయిలు. మా ఉదాహరణలో వాటిలో ఎనిమిది ఉన్నాయి, కానీ సాధారణంగా చాలా ఉన్నాయి. నమూనా విలువ పడిపోయిన విరామాన్ని నిర్ణయించడానికి మరియు అవుట్‌పుట్ విలువకు డిజిటల్ కోడ్‌ను కేటాయించడానికి క్వాంటైజేషన్ ఆపరేషన్ తగ్గించబడింది.