Dispositivos digitales: contadores de pulsos, codificadores, multiplexores

Contador de pulsos: un dispositivo electrónico diseñado para contar el número de pulsos aplicados a la entrada. El número de pulsos recibidos se expresa en notación binaria.

Los contadores de pulsos son un tipo de registros (registros de conteo) y se basan en flip-flops y puertas lógicas, respectivamente.

Los principales indicadores de los contadores son el coeficiente de conteo K 2n, la cantidad de pulsos que el contador puede contar. Por ejemplo, un contador de cuatro disparadores puede tener un factor de conteo máximo de 24 = 16. Para un contador de cuatro disparadores, el código de salida mínimo es 0000, el máximo -1111, y cuando el factor de conteo es Kc = 10, el código de salida deja de contar cuando el código 1001 = 9.

La Figura 1a muestra un diagrama de un contador T-flip de cuatro bits conectado en serie. Los pulsos de conteo se aplican a la entrada de conteo del primer flip-flop. Las entradas de contador de los flip-flops siguientes están conectadas a las salidas de los flip-flops anteriores.

El funcionamiento del circuito se ilustra mediante los gráficos de temporización que se muestran en la Figura 1, b.Cuando el primer pulso de conteo llega a su decaimiento, el primer flip-flop pasa al estado Q1 = 1, es decir el contador tiene un código digital de 0001. Al final del segundo pulso del contador, el primer flip-flop pasa al estado «0», y el segundo pasa al estado «1». El contador registra el número 2 con el código 0010.

Figura 1 — Contador binario de cuatro dígitos: a) diagrama, b) representación gráfica convencional, c) diagramas de tiempo de operación

En el diagrama (Fig. 1, b) se puede ver que, por ejemplo, según la atenuación del quinto pulso, el código 0101 está escrito en el contador, según el noveno, 1001, y así sucesivamente. Al final del pulso 15, todos los bits del contador se establecen en el estado «1», y después de la caída del pulso 16, todos los disparadores se reinician, es decir, el contador vuelve a su estado inicial. Hay una entrada de «reset» para forzar el reset del contador.

El factor de conteo de un contador binario se encuentra a partir de la relación Ksc = 2n, donde n es el número de bits (flip-flops) del contador.

Contar el número de pulsos es la operación más común en los dispositivos de procesamiento de información digital.

Durante la operación del contador binario, la tasa de repetición de los pulsos en la salida de cada flip-flop subsiguiente se reduce a la mitad en comparación con la frecuencia de sus pulsos de entrada (Fig. 1, b). Por lo tanto, los contadores también se utilizan como divisores de frecuencia.

Un codificador (también llamado codificador) convierte una señal en un código digital, generalmente números decimales en un sistema numérico binario.

Un codificador tiene m entradas numeradas consecutivamente con números decimales (0, 1,2, …, m — 1) y n salidas. El número de entradas y salidas está determinado por la relación 2n = m (Fig. 2, a). El símbolo «CD» se forma a partir de las letras de la palabra inglesa Coder.

Aplicar una señal a una de las entradas hace que la salida produzca un número binario de n bits correspondiente al número de entrada. Por ejemplo, cuando se aplica un pulso a la cuarta entrada, aparece un código digital 100 en las salidas (Fig. 2, a).

Los decodificadores (también llamados decodificadores) se utilizan para convertir números binarios a pequeños números decimales. Las entradas del decodificador (Fig. 2, b) están destinadas a proporcionar números binarios, las salidas están numeradas secuencialmente con números decimales. Cuando se aplica un número binario a las entradas, aparece una señal en una salida en particular cuyo número corresponde al número de entrada, por ejemplo, cuando se proporciona el código 110, la señal aparecerá en la salida 6.

Figura 2: a) codificador UGO, b) decodificador UGO

Multiplexor: un dispositivo en el que la salida está conectada a una de las entradas, de acuerdo con el código de dirección. Che. un multiplexor es un conmutador o conmutador electrónico.

Figura 3 — Multiplexor: a) representación gráfica convencional, b) tabla de estados

Se envía un código de dirección a las entradas A1, A2, que determina cuál de las entradas de señal se transmitirá a la salida del dispositivo (Fig. 3).

Para convertir información de digital a analógica, utilice convertidores de digital a analógico (DAC), y para la conversión inversa, utilice convertidores de analógico a digital (ADC).

La señal de entrada del DAC es un número binario de varios dígitos y la señal de salida es el voltaje Uout formado en función del voltaje de referencia.

El procedimiento de conversión de analógico a digital (Fig. 4) consta de dos etapas: muestreo de tiempo (muestreo) y cuantificación de nivel. El proceso de muestreo consiste en medir valores de una señal continua solo en tiempos discretos.

Figura 4-El proceso de conversión de analógico a digital

Para la cuantificación, el rango de variación de la señal de entrada se divide en intervalos iguales: niveles de cuantificación. En nuestro ejemplo hay ocho de ellos, pero normalmente hay muchos más. La operación de cuantificación se reduce a determinar el intervalo en el que cae el valor de la muestra y asignar un código digital al valor de salida.