数字电路基础知识PPT课件
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《数字电路说课》课件
数字电路设计方法
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GENERAL WORK REPORT FOR FOREIGN
硬件描述语言
硬件描述语言（HDL）是一种用于描述数字电 路和系统的语言，它能够描述电路的结构、行 为和功能。常见的硬件描述语言包括Verilog 和VHDL。
HDL的主要优点是能够在高抽象层次上描述电 路，使得设计者能够更加关注电路的逻辑和行 为，而不是具体的实现细节。这有助于提高设 计的可重用性和可维护性。
数字电路说课
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GENERAL WORK REPORT FOR FOREIGN
CONTENTS
目录
1
WORKREVIEW
数字电路概述
2
UNDERWORK
数字电路基础知识
4
FUTUREOUTLOO K
数字电路的实现与 测试
5
Байду номын сангаас
UNDERWORK
数字电路的故障诊 断与排除
3
WORKHARVEST
数字电路基础知识
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GENERAL WORK REPORT FOR FOREIGN
逻辑门电路
总结词
逻辑门电路是数字电路的基本组成部 分，用于实现逻辑运算。
详细描述
逻辑门电路有与门、或门、非门等基本 类型，它们通过输入和输出的逻辑关系 实现逻辑运算，是构成复杂数字电路的 基础。
03
随着数字电路功能的日益复杂，设计与验证的难度越来越大，
需要更高效的设计与验证方法。
数字电路的未来展望
数字电路将继续在材料、工艺、设计方 法等方面取得创新突破，推动集成电路 技术的不断发展。
数字电路基础课件ppt
详细描述
首先，需要明确数字逻辑功能，并选择合适的硬件描述语言（如VHDL或Verilog）编写程序。然后，使用EDA工具进行综合和布局布线，生成可编程的配置文件。最后，将配置文件下载到FPGA或CPLD中实现设计的逻辑功能。
05
数字电路的测试与调试
输入输出测试
时序测试
负载测试
仿真测试
01
02
03
04
检查电路的输入和输出是否符合设计要求，验证电路的功能是否正常。
测试电路中各个逻辑门之间的信号传输是否符合时序要求，确保电路的时序逻辑正确。
测试电路在不同负载条件下的性能表现，验证电路的稳定性和可靠性。
利用仿真软件模拟电路的工作过程，发现潜在的设计缺陷和错误。
将电路划分为若干个部分，分别进行调试，逐步排查问题所在。
总结词
应用领域与趋势
详细描述
数字电路广泛应用于计算机、通信、控制等领域。随着技术的发展，数字电路的设计和制造工艺不断进步，集成电路的规模越来越大，数字电路的应用前景十分广阔。
总结词：差异比较
详细描述：数字电路和模拟电路在处理信号的方式、电路结构和功能等方面存在显著差异。模拟电路处理的是连续变化的信号，而数字电路处理的是离散的二进制信号。此外，数字电路具有更高的抗干扰能力和稳定性。
数字电路设计基础
总结词
详细描述
总结词ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
详细描述
组合逻辑电路是数字电路中最基本的电路，其设计主要基于逻辑代数和真值表。
组合逻辑电路由逻辑门电路组成，其输出仅取决于当前输入，不涉及任何记忆元件。常见的组合逻辑电路有加法器、比较器、编码器、译码器等。
组合逻辑电路的设计步骤包括定义逻辑问题、列出真值表、化简表达式、选择合适的门电路实现等。
数字电路ppt课件
数字电路PPT课件
目录
• 数字电路概述 • 数字电路基础知识 • 数字电路设计 • 数字电路的测试与验证 • 数字电路的优化与改进 • 数字电路的未来发展
01
数字电路概述
定义与特点
定义
数字电路是处理离散的二进制信 号的电路，这些信号通常表示为 高电平（逻辑1）和低电平（逻辑 0）。
特点
数字电路具有高可靠性、高稳定 性、易于大规模集成等优点，广 泛应用于计算机、通信、控制等 领域。
光数字电路的发展需要解决光子器件 的集成度和可靠性问题，以及光信号 的稳定性和可控制性问题。
光数字电路利用光波导、光调制器和 光探测器等光子器件实现信号的传输 和处理，可应用于高速通信、并行计 算等领域。
THANKS
感谢观看
确保其正常工作。
故障诊断
故障定位
通过测试和分析，确定故障发生的位置和原 因。
故障排除
针对故障模式，采取相应的措施排除故障， 恢复数字电路的正常工作。
故障模式识别
根据故障的表现形式，识别出故障的模式。
故障预防
通过分析和总结，预防类似故障的再次发生 。
可靠性分析
可靠性评估
对数字电路的可靠性进行评估，包括 平均无故障时间、失效率等指标。
02
数字电路基础知识
逻辑门电路
与门
实现逻辑与运算，当输入都为 高电平时，输出为高电平。
或门
实现逻辑或运算，当输入中至 少有一个为高电平时，输出为 高电平。
非门
实现逻辑非运算，当输入为高 电平时，输出为低电平；当输 入为低电平时，输出为高电平 。
异或门
当两个输入不同时，输出为高 电平；当两个输入相同时，输
可重构电路设计
目录
• 数字电路概述 • 数字电路基础知识 • 数字电路设计 • 数字电路的测试与验证 • 数字电路的优化与改进 • 数字电路的未来发展
01
数字电路概述
定义与特点
定义
数字电路是处理离散的二进制信 号的电路，这些信号通常表示为 高电平（逻辑1）和低电平（逻辑 0）。
特点
数字电路具有高可靠性、高稳定 性、易于大规模集成等优点，广 泛应用于计算机、通信、控制等 领域。
光数字电路的发展需要解决光子器件 的集成度和可靠性问题，以及光信号 的稳定性和可控制性问题。
光数字电路利用光波导、光调制器和 光探测器等光子器件实现信号的传输 和处理，可应用于高速通信、并行计 算等领域。
THANKS
感谢观看
确保其正常工作。
故障诊断
故障定位
通过测试和分析，确定故障发生的位置和原 因。
故障排除
针对故障模式，采取相应的措施排除故障， 恢复数字电路的正常工作。
故障模式识别
根据故障的表现形式，识别出故障的模式。
故障预防
通过分析和总结，预防类似故障的再次发生 。
可靠性分析
可靠性评估
对数字电路的可靠性进行评估，包括 平均无故障时间、失效率等指标。
02
数字电路基础知识
逻辑门电路
与门
实现逻辑与运算，当输入都为 高电平时，输出为高电平。
或门
实现逻辑或运算，当输入中至 少有一个为高电平时，输出为 高电平。
非门
实现逻辑非运算，当输入为高 电平时，输出为低电平；当输 入为低电平时，输出为高电平 。
异或门
当两个输入不同时，输出为高 电平；当两个输入相同时，输
可重构电路设计
《数字电路技术》PPT课件
精选课件ppt
（1-2）
模拟信号： 正弦波信号 u
锯齿波信号
u
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t t
（1-3）
研究模拟信号时，我们注重电路 输入、输出信号间的大小、相位关系。 相应的电子电路就是模拟电路，包括 交直流放大器、滤波器、信号发生器 等。
在模拟电路中，晶体管一般工作 在放大状态。
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（1-4）
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（1-11）
每四位2进 十六进制与二进制之间的转换： 制数对应
一位16进 制数
(0101 1001)B= [027+1 26+0 25+1 24
+1 23+0 22+0 21+1 20]D
= [(023+1 22+0 21+1 20) 161
+(1 23+0 22+0 21+1 20) 160]D =(59)H
(10011100101101001000)O=
(10 011 100 101 101 001 000)D =
( 2 3 4 5 5 1 0 )O
=(2345510)O
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（1-14）
（4）十进制与二进制之间的转换：
（N）D Ki 2i i0
两边除二，余第0位K0
（N 2） Di 1Ki 2i1K 20
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（1-19）
在BCD码中，用四位二进制数表示 0~9十个数码。四位二进制数最多可以 表示16个字符，因此0~9十个字符与这 16中组合之间可以有多种情况，不同的 对应便形成了一种编码。这里主要介绍：
8421码 5421码
2421码 余3码
数字电路基础(全部课件)
②如果一个N进制数M包含ｎ位整数和ｍ位小数，即 (an-1 an-2 … a1 a0 ·a－1 a－2 … a－m)2
则该数的权展开式为： (M)2 ＝ an-1×Nn-1 ＋ an-2 ×Nn-2 ＋ … ＋a1×N1＋ a0 ×N0
＋a－1 ×N-1＋a－2 ×N-2＋… ＋a－m×N-m ③由权展开式很容易将一个N进制数转换为十进制数。
事物往往存在两种对立的状态，在逻辑代数中可以抽 象地表示为 0 和 1 ，称为逻辑0状态和逻辑1状态。
逻辑代数中的变量称为逻辑变量，用大写字母表示。 逻辑变量的取值只有两种，即逻辑0和逻辑1，0 和 1 称为 逻辑常量，并不表示数量的大小，而是表示两种对立的逻 辑状态。
1.3.1 基本逻辑运算
1、与逻辑（与运算）
2、二进制
数码为：0、1；基数是2。 运算规律：逢二进一，即：1＋1＝10。 二进制数的权展开式： 如：(101.01)2＝ 1×22 ＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1 ×2
－2 ＝(5.25)10
各数位的权是２的幂
二进制数只有0和1两个数码，它的每一位都可以用电子元 件来实现，且运算规则简单，相应的运算电路也容易实现。
（3）对组成数字电路的元器件的精度要求不高， 只要在工作时能够可靠地区分0和1两种状态即可。
2、数字电路的分类
（1）按集成度分类：数字电路可分为小规模（SSI，每 片数十器件）、中规模（MSI，每片数百器件）、大规模 （LSI，每片数千器件）和超大规模（VLSI，每片器件数 目大于1万）数字集成电路。集成电路从应用的角度又可 分为通用型和专用型两大类型。
A
B
B
E
Y
E
Y
A接通、B断开，灯亮。
A、B都接通，灯亮。
则该数的权展开式为： (M)2 ＝ an-1×Nn-1 ＋ an-2 ×Nn-2 ＋ … ＋a1×N1＋ a0 ×N0
＋a－1 ×N-1＋a－2 ×N-2＋… ＋a－m×N-m ③由权展开式很容易将一个N进制数转换为十进制数。
事物往往存在两种对立的状态，在逻辑代数中可以抽 象地表示为 0 和 1 ，称为逻辑0状态和逻辑1状态。
逻辑代数中的变量称为逻辑变量，用大写字母表示。 逻辑变量的取值只有两种，即逻辑0和逻辑1，0 和 1 称为 逻辑常量，并不表示数量的大小，而是表示两种对立的逻 辑状态。
1.3.1 基本逻辑运算
1、与逻辑（与运算）
2、二进制
数码为：0、1；基数是2。 运算规律：逢二进一，即：1＋1＝10。 二进制数的权展开式： 如：(101.01)2＝ 1×22 ＋0×21＋1×20＋0×2－1＋1 ×2
－2 ＝(5.25)10
各数位的权是２的幂
二进制数只有0和1两个数码，它的每一位都可以用电子元 件来实现，且运算规则简单，相应的运算电路也容易实现。
（3）对组成数字电路的元器件的精度要求不高， 只要在工作时能够可靠地区分0和1两种状态即可。
2、数字电路的分类
（1）按集成度分类：数字电路可分为小规模（SSI，每 片数十器件）、中规模（MSI，每片数百器件）、大规模 （LSI，每片数千器件）和超大规模（VLSI，每片器件数 目大于1万）数字集成电路。集成电路从应用的角度又可 分为通用型和专用型两大类型。
A
B
B
E
Y
E
Y
A接通、B断开，灯亮。
A、B都接通，灯亮。
《数字电子技术基础》PPT1第1章 数字电路基础
1、数字电路与模拟电路比较
三、数字电路
1、数字电路与模拟电路比较
三、数字电路
2、数字电路的特点 （1）设计简单，便于集成。 （2）抗干扰能力强，可靠高：高低电平范围、整形电路去 除噪声和干扰、差错控制技术（奇偶校验）。 （3）功能强大：不仅数值运算，而且能够进行逻辑判断与 运算。在控制系统中是不可缺少的。 （4）信息存储方便：相对较小空间能存储几十亿位。 （5）可编程：使繁琐的电路设计工作变得简单快捷。
二、数字信号的表示法
1、高低电平与正、负逻辑体制 数字信号有两种逻辑体制：
正逻辑体制规定：高电平为逻辑1，低电平为逻辑0。 负逻辑体制规定：低电平为逻辑1，高电平为逻辑0。
下图为采用正逻辑体制所表示的逻辑信号：
逻辑1
逻辑1
逻辑0
逻辑0
逻辑0
二、数字信号的表示法
2、数字波形的两种类型
数字信号的传输波形可分为脉冲型和电平型 ▪ 电平型数字信号则是以一个时间节拍内信号是高电平
缺点：自然界大多数物理量是模拟量，需要模数转换和 数模转换等，增加了系统的复杂性。
三、数字电路
3、数字集成电路 ◆按照数字电路集成度的不同，逻辑电路通常分为SSI、
MSI、LSI、VLSI及至UFra bibliotekSI、GSI等。
数字集成电路按集成度分类
1.2 数制与BCD码
一、几种常用的数制
1.十进制(Decimal)：计数规律：逢十进一、借一当十 2.二进制(Binary)：计数规律：逢十进一、借一当十 3.十六进制(Hexadecimal)与八进制（Octal）
第一章 数字电路基础
1.1 数字电路的基本概念 1.2 数制 1.3 二进制算术运算 1.4 编码
三、数字电路
1、数字电路与模拟电路比较
三、数字电路
2、数字电路的特点 （1）设计简单，便于集成。 （2）抗干扰能力强，可靠高：高低电平范围、整形电路去 除噪声和干扰、差错控制技术（奇偶校验）。 （3）功能强大：不仅数值运算，而且能够进行逻辑判断与 运算。在控制系统中是不可缺少的。 （4）信息存储方便：相对较小空间能存储几十亿位。 （5）可编程：使繁琐的电路设计工作变得简单快捷。
二、数字信号的表示法
1、高低电平与正、负逻辑体制 数字信号有两种逻辑体制：
正逻辑体制规定：高电平为逻辑1，低电平为逻辑0。 负逻辑体制规定：低电平为逻辑1，高电平为逻辑0。
下图为采用正逻辑体制所表示的逻辑信号：
逻辑1
逻辑1
逻辑0
逻辑0
逻辑0
二、数字信号的表示法
2、数字波形的两种类型
数字信号的传输波形可分为脉冲型和电平型 ▪ 电平型数字信号则是以一个时间节拍内信号是高电平
缺点：自然界大多数物理量是模拟量，需要模数转换和 数模转换等，增加了系统的复杂性。
三、数字电路
3、数字集成电路 ◆按照数字电路集成度的不同，逻辑电路通常分为SSI、
MSI、LSI、VLSI及至UFra bibliotekSI、GSI等。
数字集成电路按集成度分类
1.2 数制与BCD码
一、几种常用的数制
1.十进制(Decimal)：计数规律：逢十进一、借一当十 2.二进制(Binary)：计数规律：逢十进一、借一当十 3.十六进制(Hexadecimal)与八进制（Octal）
第一章 数字电路基础
1.1 数字电路的基本概念 1.2 数制 1.3 二进制算术运算 1.4 编码
数字逻辑电路大全PPT课件(2024版)
第6页/共48页
Rb1 4kΩ
Rc 2 1.6kΩ
Vc 2
1
+VCC（ +5V） Rc4 130Ω
3
T2 4
1
3
A
31
2T2
D Vo
B
T1
C
Ve 2
1
3
2T 3
Re2
1kΩ
输入级
中间级
输出级
第7页/共48页
2．TTL与非门的逻辑关系
（1）输入全为高电平3.6V时。
T2、T3导通，VB1=0.7×3=2.1（V ），
列。 6 ． 74AS 系 列 —— 为 先 进 肖 特 基 系
列， 它是74S系列的后继产品。 7．74ALS系列——为先进低 功耗肖特基系列， 是74LS系列的后继产品。
第30页/共48页
2.3
一、 NMOS门电路 1．NMOS非门
MOS逻辑门电路
VDD (+12V)
VDD (+12V)
VDD (+12V)
0.4V
高 电 平 噪 声 容 限 第1V5页NH/共＝48V页OH （ min ） - VON ＝ 2.4V-2.0V ＝
四、TTL与非门的带负载能力
1．输入低电平电流IIL与输入高电平电流IIH （1）输入低电平电流IIL——是指当门电路的输入端
接低电平时，从门电路输入端流出的电流。
& Vo G0
呈 现 高 阻 ， 称 为 高 阻 态 ， 或 禁 止 态+V。CC
Rc2
Rc4
Rb1
Vc2 1
3
T2 4
A
&
B
L
EN
数字电子技术基础ppt课件
R
vo K合------vo=0, 输出低电平
vi
K
只要能判
可用三极管 代替
断高低电 平即可
在数字电路中，一般用高电平代表1、低 电平代表0，即所谓的正逻辑系统。
2.2.2 二极管与门
VCC
A
D1
FY
B
D2
二极管与门
A
B
【 】 内容 回顾
AB Y 00 0 01 0 100 11 1
&
Y
2.2.2 二极管或门
一般TTL门的扇出系数为10。
三、输入端负载特性
输入端 “1”,“0”？
A
ui
RP
R1 b1
c1
T1
D1
•
R2
•
T2
•
R3
VCC
•
R4
T4 D2
•
Y
T5
•
简化电路
R1
VCC
ui
A ui
T1
be
RP
2
be 0
RP
5
RP较小时
ui
RP RP R1
(Vcc Von )
当RP<<R1时, ui ∝ RP
•
R4
T4 D2
•
Y
T5
•
TTL非门的内部结构
•
R1
R2
A
b1 c1
T1
•
T2
D1
•
R3
VCC
•
R4
T4 D2
•
Y
T5
•
前级输出为 高电平时
•
R2
R4
VCC
T4 D2
课件数字电路.ppt
将开关接通记作1，断开记作0；灯亮记作1，灯 灭记作0。可以作出如下表格来描述与逻辑关系：
功能表
开关 A 开关 B 灯 Y
A
断开 断开
灭
0
断开 闭合
灭
0
1
闭合 断开
灭
1
闭合 闭合 亮
BY
00 真 10 值
00 表
11
两个开关均接通时，灯才会 Ｙ＝Ａ•Ｂ
亮。逻辑表达式为：
实现与逻辑的电路称为与门。
对偶定理：如果两个逻辑式相等，则它们的对偶 式也相等。
利用对偶规则,可以使要证明及要记忆的公 式数目减少一半。
逻辑函数及其表示方法
逻辑函数
如果以逻辑变量作为输入，以运算结果作为 输出，当输入变量的取值确定之后，输出的取值 便随之而定。输出与输入之间的函数关系称为逻 辑函数。Y=F(A,B,C,…)
反演定理 对于任何一个逻辑表达式Y，如果将表达式中
的所有“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0” 换成“1”，“1”换成“0”，原变量换成反变量， 反变量换成原变量，那么所得到的表达式就是函 数Y的反函数Y′（或称补函数）。这个规则称为反 演定理。
对偶定理
对于任何一个逻辑表达式Y，如果将表达式 中的所有“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0” 换成“1”，“1”换成“0”，而变量保持不变，则 可得到的一个新的函数表达式 YD, YD称为Y的对偶 式。
基本公式
0-1
律：
A A
0 A 1 A
A 1 1 A 0 0
互补律： A A 1 A A 0
分别令A=0及 A=1代入这些 公式，即可证 明它们的正确 性。
重叠律： A A A A A A
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T2变成脉冲个数N保存下来。
（1）电路组成
① 积分器： Qn=0，对被测电压uI进行积分； Qn=1，对基准电压-UREF进行积分。
② 检零比较器C：当uO≥0时，uC＝0；当uO＜ 0时，uC＝1。
③ 计数器：为n＋1位异步二进制计数器。第一
次计数，是从0开始直到2n对CP脉冲计数，形成固
定时间T1＝2nTc（Tc为CP脉冲的周期），T1时间到 时Qn＝1，使S1从A点转接到B点。第二次计数，是 将时间间隔T2变成脉冲个数N保存下来。
2020/12/30
11
设UI为输入电压在T1时间间隔内的平均值，则 第一次积分结束时积分器的输出电压为
U P
1 RC
T1
0
uI dt
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
T1 RC
U
I
2n TC RC
UI
2020/12/30
12
③ 比较阶段：在t=t1时刻，S1接通B点，-UREF加 到积分器的输入端，积分器开始反向积分，uO开始从 Up点以固定的斜率回升，若以t1算作0时刻，此时有
8.2.2 A/D转换器工作原理
直接A/D转换器：并行比较型A/D转换器 逐次比较型A/D转换器
间接A/D转换器：双积分型A/D转换器 电压转换型A/D转换器
1. 逐次比较型A/D转换器
天平称重过程：砝码（从最重到最轻），依次 比较，保留/移去，相加。
逐次比较思路：不同的基准电压－－砝码。
2020/12/30
④ 时钟脉冲控制门G1：当uC =1时，门G1打开， CP脉冲通过门G1加到计数器输入端。
2020/12/30
7
（2）工作原理
先定时（T1）对uI正 向积分，得到Up，Up∝uI；
双积分型ADC的工作波形
2020/12/30
再对－UREF积分，积 分器的输出将从Up线性上 升到零。这段积分时间是 T2，T2∝Up∝uI；
6.8359375
1
相对误差仅为0.06%。转换精度取决于位数。
2020/12/30
3
2020/12/30
8位逐次比较型A/D转换器波形图
4
2. 双积分型A/D转换器
基本原理：对输入模拟电压uI和基准电压-UREF 分别进行积分，将输入电压平均值变换成与之成正 比的时间间隔T2，然后在这个时间间隔里对固定频 率的时钟脉冲计数，计数结果N就是正比于输入模 拟信号的数字量信号。
1
n位A/D转 换器
基准电压 UREF
电路由启动脉冲启动后: 逐次逼近型ADC电路框图
CP
D n-1D n-2 D n-3…D1D0
0
1 0 0… 00
1
D n-1 1 0… 00
2
D n-1 D n-2 1… 00
…
…
2n0-210/12/30 D n-1D n-2 D n-3…D11
u0 (V) 0.5UREF 0.75/0.25UREF … … …
CP
D7D6D5D4D3D2D1D0
u0 (V)
uI>uO
0 10000000
5
1
1 11000000
7.5
0
2 10100000
6.25
1
3 10110000
6.875
0
4 10101000
6. 5625
1
5 10101100
6.71875
1
6 10101110
6.796875
1
7 10101111
（1）电路组成
2020/12/30
5
双积分型ADC电路
①②③ ④ 计积检数时分 零器钟：器 比为脉： 较n冲＋器Q1控位nC=异：制0步，当门二对进uGO被制1≥：计0测时当数电器，u。压Cu第=Cu1一＝I时进次0计，行；数门积，G分是1从；打0开开始，直 2020Q到 TC/112时n2P/3n=0脉对间1C到，冲P时脉对通Q冲n基过＝计1数准门，，使电G形S1压1成加从固-A到当U定点R时转计uEOF间接数进＜T到1器行0＝B点时2输积n。T，c入第分（u二T端。Cc次＝为。计C1数P。脉，冲是的将周时期间）间，6隔
2020/12/30
15
U REF RC
T2
2n TC RC
UI
T2
2n TC U REF
UI
由于T1＝2nTc，所以有
T2
T1 U REF
UI
可见，T2∝UI。
2020/12/30
16
结论：
第一，如果减小uI（即图7-12中的uI′），则当t＝T1 时，uO＝Up′，显然Up′＜Up，从而有T2′＜T2；
uI>uO？ 1（D n-1为1）/0（D n-1为0） 1（D n-2为1）/0（D n-2为0） 1（D n-3为1）/0（D n-3为0） … 1（D 0为1）/0（D 0为0） 2
实例 8位A/D转换器，输入模拟量uI=6.84V，
uI>uO为1 否则为0
D/A转换器基准电压 UREF=10V。
uO
UP
1 RC
t
0 (U REF )dt
2n TC RC
UI
U REF RC
t
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当t＝t2时，uO正好过零，uC翻转为0，G1关闭， 计数器停止计数。在T2期间计数器所累计的CP脉冲 的个数为N，且有T2＝NTC。
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若以t1算作0时刻，当t＝T2时，积分器的输出 uO＝0，此时则有
在T2期间内计数器对 时钟脉冲CP计得的个数为 N，N∝T2∝Up∝uI 。
由于这种转换需要两 次积分才能实现，因此称 该电路为双积分型ADC。8
工作过程：
① 准备阶段：转换控制信号CR＝0，将计数器 清0，并通过G2接通开关S2，使电容C放电；同时， Qn＝0使S1接通A点。
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② 采样阶段：当t＝0时，CR变为高电平，开 关S2断开，积分器从0开始对uI积分，积分器的输出 电压从0V开始下降，即
uO
1 RC
t
0 uI dt
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与此同时，由于uO＜0，故uC＝1，G1被打开，CP 脉冲通过G1加到FF0上，计数器从0开始计数。直到当 t＝t1时，FF0～FFn-1都翻转为0态，而Qn翻转为1态， 将S1由A点转接到B点，采样阶段到此结束。若CP脉 冲的周期为Tc，则T1＝2nTc。
第二，T1的时间长度与uI的大小无关，均为2nTc； 第三，第二次积分的斜率是固定的，与Up的大小无 关。
由于T2＝NTc，所以
N T2 TC
2n U REF
UI
可见，N∝UI∝uI，实现了A/D转换，N为转换结果。
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写在最后
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（1）电路组成
① 积分器： Qn=0，对被测电压uI进行积分； Qn=1，对基准电压-UREF进行积分。
② 检零比较器C：当uO≥0时，uC＝0；当uO＜ 0时，uC＝1。
③ 计数器：为n＋1位异步二进制计数器。第一
次计数，是从0开始直到2n对CP脉冲计数，形成固
定时间T1＝2nTc（Tc为CP脉冲的周期），T1时间到 时Qn＝1，使S1从A点转接到B点。第二次计数，是 将时间间隔T2变成脉冲个数N保存下来。
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设UI为输入电压在T1时间间隔内的平均值，则 第一次积分结束时积分器的输出电压为
U P
1 RC
T1
0
uI dt
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
T1 RC
U
I
2n TC RC
UI
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③ 比较阶段：在t=t1时刻，S1接通B点，-UREF加 到积分器的输入端，积分器开始反向积分，uO开始从 Up点以固定的斜率回升，若以t1算作0时刻，此时有
8.2.2 A/D转换器工作原理
直接A/D转换器：并行比较型A/D转换器 逐次比较型A/D转换器
间接A/D转换器：双积分型A/D转换器 电压转换型A/D转换器
1. 逐次比较型A/D转换器
天平称重过程：砝码（从最重到最轻），依次 比较，保留/移去，相加。
逐次比较思路：不同的基准电压－－砝码。
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④ 时钟脉冲控制门G1：当uC =1时，门G1打开， CP脉冲通过门G1加到计数器输入端。
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（2）工作原理
先定时（T1）对uI正 向积分，得到Up，Up∝uI；
双积分型ADC的工作波形
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再对－UREF积分，积 分器的输出将从Up线性上 升到零。这段积分时间是 T2，T2∝Up∝uI；
6.8359375
1
相对误差仅为0.06%。转换精度取决于位数。
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8位逐次比较型A/D转换器波形图
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2. 双积分型A/D转换器
基本原理：对输入模拟电压uI和基准电压-UREF 分别进行积分，将输入电压平均值变换成与之成正 比的时间间隔T2，然后在这个时间间隔里对固定频 率的时钟脉冲计数，计数结果N就是正比于输入模 拟信号的数字量信号。
1
n位A/D转 换器
基准电压 UREF
电路由启动脉冲启动后: 逐次逼近型ADC电路框图
CP
D n-1D n-2 D n-3…D1D0
0
1 0 0… 00
1
D n-1 1 0… 00
2
D n-1 D n-2 1… 00
…
…
2n0-210/12/30 D n-1D n-2 D n-3…D11
u0 (V) 0.5UREF 0.75/0.25UREF … … …
CP
D7D6D5D4D3D2D1D0
u0 (V)
uI>uO
0 10000000
5
1
1 11000000
7.5
0
2 10100000
6.25
1
3 10110000
6.875
0
4 10101000
6. 5625
1
5 10101100
6.71875
1
6 10101110
6.796875
1
7 10101111
（1）电路组成
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双积分型ADC电路
①②③ ④ 计积检数时分 零器钟：器 比为脉： 较n冲＋器Q1控位nC=异：制0步，当门二对进uGO被制1≥：计0测时当数电器，u。压Cu第=Cu1一＝I时进次0计，行；数门积，G分是1从；打0开开始，直 2020Q到 TC/112时n2P/3n=0脉对间1C到，冲P时脉对通Q冲n基过＝计1数准门，，使电G形S1压1成加从固-A到当U定点R时转计uEOF间接数进＜T到1器行0＝B点时2输积n。T，c入第分（u二T端。Cc次＝为。计C1数P。脉，冲是的将周时期间）间，6隔
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U REF RC
T2
2n TC RC
UI
T2
2n TC U REF
UI
由于T1＝2nTc，所以有
T2
T1 U REF
UI
可见，T2∝UI。
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结论：
第一，如果减小uI（即图7-12中的uI′），则当t＝T1 时，uO＝Up′，显然Up′＜Up，从而有T2′＜T2；
uI>uO？ 1（D n-1为1）/0（D n-1为0） 1（D n-2为1）/0（D n-2为0） 1（D n-3为1）/0（D n-3为0） … 1（D 0为1）/0（D 0为0） 2
实例 8位A/D转换器，输入模拟量uI=6.84V，
uI>uO为1 否则为0
D/A转换器基准电压 UREF=10V。
uO
UP
1 RC
t
0 (U REF )dt
2n TC RC
UI
U REF RC
t
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当t＝t2时，uO正好过零，uC翻转为0，G1关闭， 计数器停止计数。在T2期间计数器所累计的CP脉冲 的个数为N，且有T2＝NTC。
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若以t1算作0时刻，当t＝T2时，积分器的输出 uO＝0，此时则有
在T2期间内计数器对 时钟脉冲CP计得的个数为 N，N∝T2∝Up∝uI 。
由于这种转换需要两 次积分才能实现，因此称 该电路为双积分型ADC。8
工作过程：
① 准备阶段：转换控制信号CR＝0，将计数器 清0，并通过G2接通开关S2，使电容C放电；同时， Qn＝0使S1接通A点。
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② 采样阶段：当t＝0时，CR变为高电平，开 关S2断开，积分器从0开始对uI积分，积分器的输出 电压从0V开始下降，即
uO
1 RC
t
0 uI dt
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与此同时，由于uO＜0，故uC＝1，G1被打开，CP 脉冲通过G1加到FF0上，计数器从0开始计数。直到当 t＝t1时，FF0～FFn-1都翻转为0态，而Qn翻转为1态， 将S1由A点转接到B点，采样阶段到此结束。若CP脉 冲的周期为Tc，则T1＝2nTc。
第二，T1的时间长度与uI的大小无关，均为2nTc； 第三，第二次积分的斜率是固定的，与Up的大小无 关。
由于T2＝NTc，所以
N T2 TC
2n U REF
UI
可见，N∝UI∝uI，实现了A/D转换，N为转换结果。
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经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More