数字电路第8章

DGND： 数字电路地。 AGND： 模拟电路地。 结合图8.5(a)可以看出转换器进行各项功能时， 对控制信 号电平的要求如表8.1所示。
DAC0832的使用有三种工作方式： 双缓冲器型、 单缓冲 器型和直通型。 如图8.6所示。
双缓冲器型如图8.6(a)所示。 首先WR1接低电平， 将输 入数据先锁存在输入寄存器中。 当需要D/A转换时，再将 WR2接低电平， 将数据送入DAC寄存器中并进行转换， 工 作方式为两级缓冲方式。
第三步： 寄存器的状态为1110， 由DAC转换输出的电压 因为Uo＜Ui, 所以寄存器第三位的1也保留。
第四步： 寄存器的状态为1111， 由DAC转换输出的电压
因为Uo＞Ui， 所以寄存器最低位的1去掉， 只能为0。 所以， ADC输出数字量为1110。
(2) 转换误差为 4.58－4.38 =0.2 V
8.2.1 DAC的基本工作原理
DAC用于将输入的二进制数字量转换为与该数字量成比 例的电压或电流。 其组成框图如图8.2所示。 图中， 数据锁存 器用来暂时存放输入的数字量， 这些数字量控制模拟电子开 关， 将参考电压源UREF按位切换到电阻译码网络中变成加权 电流， 然后经运放求和， 输出相应的模拟电压， 完成D/A转 换过程。
3. 建立时间是指DAC从输入数字信号开始到输出模拟电 压或电流达到稳定值时所用的时间。
8.2.4 集成DAC举例
根据DAC的位数、 速度不同， 集成电路可以有多种型号。 DAC0832是常用的集成DAC， 它是用CMOS工艺制成的双列 直插式单片八位DAC， 可以直接与Z80、 8080、 8085、 MCS51等微处理器相连接。 其结构框图和管脚排列图如图8.5 所示。
取样脉冲结束后， 开关断开， 因电容的漏电很小且运 算放大器的输入阻抗又很高， 所以电容C上电压可保持到下 一个取样脉冲到来为止。 运算放大器构成跟随器，具有缓 冲作用， 以减小负载对保持电容的影响。 在输入一连串取 样脉冲后， 输出电压Uo(t) 波形如图8.8（b）所示。

6.2.1 施密特触发器的基本概念
3. 逻辑符号
1
vI
vO
1
vI
vO
同相传输
反相传输
4. 施密特触发器的电压传输特性
vO
VOHvOVOH来自VOL0VT VT
vI
VOL 0
VT VT
vI
6.2.1 施密特触发器的基本概念
5. 施密特触发器与电压比较器
vI
(a)
VT+ VT
VT-
t vO
(b)
0
t
vO
VT
R1 vI’1 / 2VDD
0V
VT
1 2
VDD
(1
R1 R2
)
（3）当vI大于VT+时，电路转到另一稳态：vO1 ≈ 0V ，
vO ≈ VDD 。
8.1.1 由门电路构成的施密特触发器
（4）当vI由高变低时，vI ' 也由高变低。当vI' ≤1/2VDD 时，电路又将发生转换。此时对应的vI称为VT-。
脉冲信号整形则要用单稳态触发器和施密特触发器
本章将介绍常用的施密特触发器、单稳态触发器和 多谐振荡器，同时介绍一种多用途的定时电路——555 定时器。
8.0 概述
1.脉冲信号的定义 按非正弦规律变化的信号均可称脉冲信号。
方波：
（对称方波） （不对称方波）
三角波：
锯齿波：
8.0 概述
2.脉冲信号的参数
v
0
Tw
T
Vm t
Vm 幅值 T 脉冲周期 f=1/T 频率
Tw 脉冲宽度 q=TW/T 占空比
8.1 施密特触发器
1. 什么是施密特触发器？ 施密特触发器是具有滞后特性的数字传输门。

漏极开路输出单元
如果希望系统支持多个集成电路的正常逻辑 输出同时到总线以实现某种操作，就必须对集成 电路的输出单元进行特殊的设计以支持“线逻 辑”。同时，总线也将做适当的改变。 漏极开路输出单元结构就是其中的一种。下 图给出了两种漏极开路结构的输出单元，其中 （a）图的内部控制信号是通过反相器反相控制 NMOS管工作的方式，（b）图是同相控制的方 式。
动态存储器DRAM (Dynamic RAM)
主要指标：存储容量、存取速度。
存储容量: 用字数×位数表示，也可只用位数表 示。如，某动态存储器的容量为109位/片。 存取速度：用完成一次存取所需的时间表示。 高速存储器的存取时间仅有10ns左右。
存储单元的等效电路（1）
字线 字线
VP 位线 (a) DRAM 位线 (b) SRAM 位线
漏极开路输出单元
（a）反相器反相控制方式
（b）同相控制的方式
漏极开路结构实现的线逻辑
Vcc bi
A1
A2
目的：减少电 AN
表达式为
路结构和成本
bi A1 A 2 A N A1 A 2 A Nห้องสมุดไป่ตู้
输入、输出双向三态单元（I/O PAD）
在许多应用场合，需要某些数据端同时具有输入、输 出的功能，或者还要求单元具有高阻状态。在总线结构的 电子系统中使用的集成电路常常要求这种I/O PAD。下 图是一个输入、输出双向三态的I/O PAD单元电路。
存储单元的等效电路（2）
字线 Cut 位线 (c) 熔丝型ROM 位线 (d) EROM(EEPROM) 位线 (e) FRAM 字线 浮栅 字线
DRAM
随着高密度存储器的不断发展，存 储单元尺寸逐渐减小，这种趋势使得结 构简单的动态RAM成为首选。 DRAM单元发展过程中出现几个阶 段，这些阶段的发展使得DRAM的单元 面积越来越小。

10 28
7
Di
i0
2i
当输入的数字量在全0和全1之间变化时，输出模拟电压的 变化范围为0～9.96V。
8.3 A/D转换器
一、A/D转换器的基本原理
四个步骤：采样、保持、量化、编码。
模拟电子开关S在采样脉冲CPS的控制下重复接通、断开 的过程。S接通时，ui(t)对C充电，为采样过程；S断开时，C
I0
VREF 8R
I1
VREF 4R
I2
VREF 2R
I3
VREF R
i I0d0 I1d1 I2d2 I3d3
VREF 8R
d0
VREF 4R
d1
VREF 2R
d2
VREF R
d3
VREF 23 R
(d3
23
d2
22
d1
21
d0
20)
uo
RFiF
R i 2
VREF 24
(d3 23
可推得n位倒T形权电流D/A转换器的输出电压
vO
VREF R1
Rf 2n
n1
Di
2i
i0
❖ 该电路特点为，基准电流仅与基准电压VREF和电 阻R1有关，而与BJT、R、2R电阻无关。这样，电 路降低了对BJT参数及R、2R取值的要求，对于集
成化十分有利。
❖ 由于在这种权电流D/A转换器中采用了高速电子 开关，电路还具有较高的转换速度。采用这种权 电流型D/A转换电路生产的单片集成D/A转换器有 AD1408、DAC0806、DAC0808等。这些器件都采用 双极型工艺制作，工作速度较高。
三、D/A转换器的主要技术指标
1.转换精度 D/A转换器的转换精度通常用分辨率和转换误差来描述。 （1）分辨率——D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。 N位D/A转换器的分辨率可表示为 1