Appareils numériques : compteurs d'impulsions, codeurs, multiplexeurs

Compteur d'impulsions - un appareil électronique conçu pour compter le nombre d'impulsions appliquées à l'entrée. Le nombre d'impulsions reçues est exprimé en notation binaire.

Les compteurs d'impulsions sont un type de registres (registres de comptage) et sont respectivement construits sur des bascules et des portes logiques.

Les principaux indicateurs des compteurs sont le coefficient de comptage K 2n - le nombre d'impulsions pouvant être comptées par le compteur. Par exemple, un compteur à quatre déclenchements peut avoir un facteur de comptage maximal de 24 = 16. Pour un compteur à quatre déclenchements, le code de sortie minimum est 0000, le maximum -1111, et lorsque le facteur de comptage est Kc = 10, la sortie arrête de compter lorsque le code 1001 = 9 .

La figure 1a montre un schéma d'un compteur T-flip à quatre bits connecté en série. Les impulsions de comptage sont appliquées à l'entrée de comptage de la première bascule. Les entrées de compteur des bascules suivantes sont reliées aux sorties des bascules précédentes.

Le fonctionnement du circuit est illustré par les chronogrammes représentés sur la figure 1, b.Lorsque la première impulsion de comptage arrive à sa décroissance, la première bascule passe à l'état Q1 = 1, c'est-à-dire le compteur a un code numérique de 0001. A la fin de la seconde impulsion du compteur, la première bascule passe à l'état « 0 », et la seconde passe à l'état « 1 ». Le compteur enregistre le numéro 2 avec le code 0010.

Figure 1 — Compteur binaire à quatre chiffres : a) schéma, b) représentation graphique conventionnelle, c) chronogrammes de fonctionnement

D'après le diagramme (Fig. 1, b), on peut voir que, par exemple, selon l'atténuation de la 5e impulsion, le code 0101 est écrit dans le compteur, selon le 9e - 1001, et ainsi de suite. A la fin de la 15ème impulsion, tous les bits du compteur sont mis à l'état «1», et après la décroissance de la 16ème impulsion, tous les déclencheurs sont réinitialisés, c'est-à-dire que le compteur revient à son état initial. Il existe une entrée « reset » pour forcer le compteur à se réinitialiser.

Le facteur de comptage d'un compteur binaire se trouve à partir du rapport Ksc = 2n, où n est le nombre de bits (bascules) du compteur.

Le comptage du nombre d'impulsions est l'opération la plus courante dans les dispositifs de traitement numérique de l'information.

Pendant le fonctionnement du compteur binaire, le taux de répétition des impulsions à la sortie de chaque bascule suivante est réduit de moitié par rapport à la fréquence de ses impulsions d'entrée (Fig. 1, b). Par conséquent, les compteurs sont également utilisés comme diviseurs de fréquence.

Un brouilleur (également appelé encodeur) convertit un signal en un code numérique, le plus souvent des nombres décimaux dans un système de numération binaire.

Un codeur a m entrées numérotées consécutivement avec des nombres décimaux (0, 1,2, …, m — 1) et n sorties. Le nombre d'entrées et de sorties est déterminé par la relation 2n = m (Fig. 2, a). Le symbole « CD » est formé des lettres du mot anglais Coder.

L'application d'un signal à l'une des entrées amène la sortie à produire un nombre binaire de n bits correspondant au numéro d'entrée. Par exemple, lorsqu'une impulsion est appliquée à la quatrième entrée, un code numérique 100 apparaît aux sorties (Fig. 2, a).

Les décodeurs (également appelés décodeurs) sont utilisés pour reconvertir les nombres binaires en petits nombres décimaux. Les entrées du décodeur (Fig. 2, b) sont destinées à fournir des nombres binaires, les sorties sont numérotées séquentiellement avec des nombres décimaux. Lorsqu'un nombre binaire est appliqué aux entrées, un signal apparaît sur une sortie particulière dont le numéro correspond au numéro de l'entrée Par exemple, lorsque le code 110 est fourni, le signal apparaîtra sur la 6ème sortie.

Figure 2 — a) Encodeur UGO, b) Décodeur UGO

Multiplexeur - un appareil dans lequel la sortie est connectée à l'une des entrées, selon le code d'adresse. Che. un multiplexeur est un commutateur ou un commutateur électronique.

Figure 3 — Multiplexeur : a) représentation graphique conventionnelle, b) table d'états

Un code d'adresse est envoyé aux entrées A1, A2, qui détermine laquelle des entrées de signal sera transmise à la sortie de l'appareil (Fig. 3).

Pour convertir les informations du numérique en analogique, utilisez des convertisseurs numérique-analogique (DAC) et pour la conversion inverse, utilisez des convertisseurs analogique-numérique (ADC).

Le signal d'entrée du CNA est un nombre binaire à plusieurs chiffres et le signal de sortie est la tension Uout formée sur la base de la tension de référence.

La procédure de conversion analogique-numérique (Fig. 4) se compose de deux étapes : échantillonnage temporel (échantillonnage) et quantification de niveau. Le processus d'échantillonnage consiste à mesurer les valeurs d'un signal continu uniquement à des instants discrets.

Figure 4-Le processus de conversion analogique-numérique

Pour la quantification, la plage de variation du signal d'entrée est divisée en intervalles égaux — niveaux de quantification. Dans notre exemple, il y en a huit, mais généralement il y en a beaucoup plus. L'opération de quantification est réduite à déterminer l'intervalle dans lequel la valeur d'échantillon est tombée et à attribuer un code numérique à la valeur de sortie.