数字电子技术(第四版) 第九章
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《数字电子技术》电子教案第一章:数字电路基础1.1 数字电路概述数字电路的基本概念数字电路的特点数字电路的应用领域1.2 数字逻辑基础逻辑门逻辑函数逻辑代数1.3 数字电路的表示方法逻辑电路图真值表卡诺图第二章:组合逻辑电路2.1 组合逻辑电路概述组合逻辑电路的定义组合逻辑电路的特点组合逻辑电路的应用2.2 常见的组合逻辑电路编码器译码器多路选择器算术逻辑单元2.3 组合逻辑电路的设计方法最小化方法卡诺图化简法逻辑函数的优化第三章:时序逻辑电路3.1 时序逻辑电路概述时序逻辑电路的定义时序逻辑电路的特点时序逻辑电路的应用3.2 常见的时序逻辑电路触发器计数器寄存器移位寄存器3.3 时序逻辑电路的设计方法时序逻辑电路的建模状态编码的设计时序逻辑电路的仿真第四章:数字电路的设计与仿真4.1 数字电路设计流程需求分析逻辑设计电路实现测试与验证4.2 数字电路仿真技术数字电路仿真原理常用仿真工具仿真举例4.3 数字电路的测试与维护数字电路测试方法故障诊断与定位数字电路的维护与优化第五章:数字系统的应用5.1 数字系统概述数字系统的定义数字系统的特点数字系统的应用领域5.2 数字系统的设计方法数字系统设计流程数字系统模块划分数字系统的设计工具5.3 数字系统的应用实例数字控制系统数字通信系统数字音频处理系统第六章:数字集成电路6.1 数字集成电路概述数字集成电路的分类数字集成电路的优点数字集成电路的应用6.2 集成电路的制造工艺晶圆制造集成电路布局布线集成电路的封装与测试6.3 常见数字集成电路MOSFETCMOS逻辑门集成电路的封装类型第七章:数字信号处理器(DSP)7.1 数字信号处理器概述数字信号处理器的定义数字信号处理器的特点数字信号处理器的应用7.2 数字信号处理器的结构与工作原理中央处理单元(CPU)存储器输入/输出接口7.3 数字信号处理器的编程与开发编程语言开发工具与环境编程举例第八章:数字系统的可靠性8.1 数字系统的可靠性概述数字系统可靠性的重要性影响数字系统可靠性的因素数字系统可靠性评估方法8.2 数字系统的容错技术冗余设计容错算法故障检测与恢复8.3 数字系统的可靠性测试与验证可靠性测试方法可靠性测试指标可靠性验证实例第九章:数字电子技术的创新与应用9.1 数字电子技术的创新新型数字电路技术数字电子技术的研究热点数字电子技术的未来发展趋势9.2 数字电子技术的应用领域物联网生物医学工程9.3 数字电子技术的产业现状与展望数字电子技术产业概述我国数字电子技术产业发展现状数字电子技术的市场前景第十章:综合实践项目10.1 综合实践项目概述项目目的与意义项目内容与要求项目评价与反馈10.2 综合实践项目案例数字频率计的设计与实现数字音调发生器的设计与实现数字控制系统的设计与实现10.3 项目实施与指导项目实施流程项目指导与支持项目成果展示与讨论重点和难点解析1. 数字电路基础:理解数字电路的基本概念、特点及应用领域,掌握逻辑门、逻辑函数和逻辑代数的基础知识,熟悉数字电路的表示方法。
第九章[题9.1] 在图9.2.5所示的D/A 转换电路中,给定V REF =5V ,试计算 (1)输入数字量的d 9~d 0每一位为1时在输出端产生的电压值。
(2)输入为全1、全0和全1000000000时对应的输出电压值。
[解](1)根据)1,,1.0(22-=∑=n i d V v ii n REF O 可知,d 9 ~ d 0每一位的1在输出端产生的电压分别-2.5V ,-1.25V ,-0.625V ,-0.313V ,-0.156V ,-78.13mV ,-39.06mV ,-19.53mV ,-9.77mV ,-4.88mV 。
(2)输入全1、全0和全1000000000时的输出电压分别为-4.995V ,0V 和-2.5V 。
[题9.2] 图P9.2(a )所示电路是用CB7520和同步十六进制计数器74LS161组成的波形发生器电路。
己知CB7520的V REF = -10V ,试画出输出电压υ0的波形,并标出波形图上各点电压的幅度。
CB7520的电路结构见图P9.2(b ),74LS161的功能表与表5.3.4相同。
[解] 当1ET EP LD R D ====时,电路工作在计数状态,从0000状态开始连续输入16个计数脉冲时,电路将从1111返回0000状态,C 端从高电平跳变至低电平。
当CP 的上升沿到来的时候,υ0的值如表A9.2所示。
υ0的值由式ii n REF O d V v 22∑=可得。
输出电压υ0的波形如图A9.2所示。
表A9.2 输出电压υ0的值[题9.3] 图P9.3所示电路是用CB7520组成的双极性输出D/A 转换器。
CB7520的电路结构见图P9.2(b),其倒T形电阻网络中的电阻R=10 kΩ。
为了得到±5V的最大输出模拟电压,在选定R B=20 kΩ的条件下,V REF、V B应各取何值?[解]若d 0 ~d 9均为0时,υ0= +5V,d 0 ~d 9均为1时,υ0= -5V则RRVdVBBiiiREF--=∑=910)2(2υ(1)5+=⋅-RRVBB(2)5)12(21010-=---RRVVBBREF式(1)减式(2)得出102121010=-+REFV∴VVREF10+≈若取R B=20 kΩ,则V B= -10V。
《数字电子技术》教案第9章综合课程设计图9-1 智力竞赛抢答器原理框图1.智力竞赛抢答器构成智力竞赛抢答器主要由编码电路、锁存器、编码显示器和控制电路等部分组成。
2.智力竞赛抢答器各部分功能编码电路主要通过使能端EI控制是否编码,以实现抢答后的封锁;锁存器采用触发器以同时实现锁存和译码的功能,其输出信号进入4输入显示数码管。
9.2.2设计任务及要求用TTL或CMOS集成电路设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器,具体要求主要包括以下几点:(1)抢答组数为4组,输入抢答信号的控制电路应由无抖动开关来实现。
(2)选组电路能迅速、准确地判别抢答者,同时能排除其他组的干扰信号,即闭锁其他各路输入使其再按开关时失去作用,并能对抢中者发出声、光显示和鸣叫指示。
(3)计数显示电路为3位十进制计分显示电路,能进行加/减计分。
(4)开始作答时,启动定时灯亮,开始计时;当计时结束时,喇叭发出单音调“嘟”声,并熄灭指示灯。
9.2.3设计方案提示根据设计任务和要求,参考智力竞赛抢答器的原理框图,可分以下几部分进行模块化设计:(1)复位和抢答开关输入防抖电路可采用增加吸收电容或RS触发器的方法来实现。
2.判组电路判组电路由RS 触发器完成,CD4043为三态RS 锁存触发器,当1S 按下时,1Q 为1,这时或非门74LS25为低电平,封锁了其他组的输入。
1Q 为1,使发光管1D 发亮,同时也驱动音响电路鸣叫,实现声、光的指示。
输入端采用了阻容方法,以防止开关抖动。
3.定时电路当进行抢答或必答时,主持人按动单次脉冲启动开关,使定时数据置入计数器,同时使JK 触发器74LS112翻转(1Q =),定时器进行减计数定时,定时开始,定时指示灯亮。
当定时时间到,即减法计数器为“00”时,O B 为“1”,定时结束,控制音响电路鸣叫,并灭掉指示灯(JK 触发器的1Q =,0Q =)。
4.音响电路如图9-3所示为音响电路的音频时序波形图,其中1f 和2f 为两种不同的音响频率。