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第7章 数/模和模/数转换器7.1 二 模拟电压 7.2 R7.3 REF 1082VN -⨯7.4 c 7.5 a 7.6 b 7.7 × 7.8 √ 7.9 √7.10 A/D 转换器电子产品有电子秤、数字式电压表、数字式电子温度计、数字式血压计等；D/A 转换器电子产品有VCD 播放机、DVD 播放机、MP3音乐播放机、数字电视机等.7.11 单极性输出电压计算公式为式REF O 1010(7.2.8):2Vu N =-⋅，双极性输出电压为式()B O REF (7.2.10):1024N u V =⋅补.211027C(H)21671612(636)=⨯+⨯+=211006F(H)01661615(111)=⨯+⨯+= 21101BD(H)=116111613(445)⨯+⨯+=补码最高位为1，为负数；最高位为0为正数即为原码[]2181010(27C(H))07C(H)1(182)(1168162)(386)=-+=-=-⨯+⨯+=-补反()()21101006F(H)01661615(111)=⨯+⨯+=补 ()()2110101BD(H)=116111613(445)⨯+⨯+=补单极性输出电压：O 1027C(H):636 6.21V 1024u =-⨯=- O 1006F(H):111 1.084V 1024u =-⨯=-O 101BD(H):445 4.346V 1024u =-⨯=-双极性输出电压：O 386(27C(H)):10 3.77V 1024u -=⨯=-补()O 11106F(H):10 1.084V 1024u =⨯=补 ()O 4451BD(H):10 4.346V 1024u =⨯=补 7.12 （1）在2°R 支路上电流为1REF REF n 111222n n n V V I D R R ----==⋅ 依次可得各电阻支路上电流为2REF REF 221222n n n n V V I D R R ----==⋅3REF REF 3321222n n n n V V I D R R----==⋅⋅1REF 11122n V I D R -=⋅⋅0REF 00122n V I D R -=⋅⋅流向运算反相端的总电流为1REFN i B B 10,2n n i V I I N N R--====∑⋅2°11o 1122n n D D D --+++⋅ 故O N f u I R =-⋅（2）当REF f 110V,2V R R =+=，位数为n =8时，输入数码为D9（H ） 其10B 101316916(217)N =⨯+⨯=故O 1810V 110V 10V2172172178.47V 225622n u R R -=-=-⨯=-⨯=-⋅分辨率为：REF 81110V =0.039V =39mV 2562V =⨯绝对精度为：1110VLSB =0.0195V =19.5mV 22256±±=±±7.13 (1)设D 9~D 0的10位二进制数对应的十进制数值N B 则REFB O1B B 10B ,2V V I N I R R==⋅()REFB O O1B f B f 10B 2V V u I I R N R R R ⎛⎫=-+=-+ ⎪⎝⎭⋅⋅，而R B =10k Ω(2)当D 9~D 0为全1时，要求O 5V u =-则10REF B O 10B (21)105V 210V V u R ⎡⎤=--+⨯=-⎢⎥⨯⎣⎦ ①R 为AD7520内的等效电阻10k Ω当D 9~D 0为全0，要求O 5V u =+°则REF B O 100105V 10210VV u ⎛⎫=-⨯+=+ ⎪⨯⎝⎭⋅ ②由式②B 105V 10V-⨯=+，故B 5V V =-，代入①得()10REF 10521105V 10210V-⎡⎤--+=-⎢⎥⨯⎣⎦⋅⋅，解得REF 10V V ≈+因而()REF 9REF REF O B B 101012102V 102102V V V u N N ⎛⎫- ⎪=-+⨯=-- ⎪⨯ ⎪⎝⎭⋅输入数码与O u 极性及数位如下表所示B 补补210作为单极性输出电路的输入代码，代入式（7.2.8）REF O110(380)380 3.711V 10241024V u =-=-⨯=-⋅再按照电路图7.2.5可计算出双极性输出电压o1REF O f 11 3.7111010 1.289V 210210u V u R R R ⎛⎫-⎛⎫=-+=-+⨯=- ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭⋅（2）当（N B ）补为17C(H)=(010*******)补，最高位取反后，为210(1101111100)(892)=作为单极性输出电路的输入代码，代入式（7.2.8）REF O1B 108928.711V 10241024V u N =-=-⨯=-再按电路图7.2.5可计算出双极性输出电压为o1REF O f 118.7111010 3.711V 210210u V u R R R ⎛⎫-⎛⎫=-+=-+⨯= ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭⋅上述结果与[例2.2.2]计算结果相同. 7.15 根据图题7.15电路可知REF O B B B 1010101010222V u N N N -=-=-=⋅ 而54LS192为可逆十进制计数器,即当Q 3Q 2Q 1Q 0为全0时，或非门出1，使D 触发器Q 翻转一次，若Q 为1，则CP U 有时钟脉冲信号，而CP D =1，LS192进行加法计数，而AD7520的D 3D 2D 1D 0由0000~1001逐步递增变化，当由1001变为0000时，D 触发器又翻转一次使Q =0，使可逆计数器CP U =1，而CP D 有时钟脉冲信号，执行减法计数，由1001~0000逐步递减变化计数. 而O u 值根据D 3~D 0的数码每变化递增或递减一位，输出O u 变化值为REF 101019.765mVV ⨯==的级差.其u O 输出模拟电压与数码关系如下表所示 其输出u O 的波形如图题解7.15所示.图题解7.157.16 (1)()O(max)102120000.005n u δ-≥==，故n =11位. (21)n -为n 位全1，即输出满刻度值的输入数码.（2）85V 5V0.0196V =19.6mV 256121==--为分辨率因()8REF 8215V 2V -=，故REF 5V V =. （3）即分辨率121n -≤0.2%故()1215000.002n -≥=. 应取n =9位 7.17 (1)根据图示电路,当被转换的输入模拟电压I u 大于某一个比较器反相输入端的基准电压i u -，则在此比较器的输出oi u 以下均为1，再通过编码器输出，其相应数码为D 2~D 0. 根据电路可列出下式关系：D 2=Q 4、1642642D Q Q Q Q Q Q ==+⋅⋅，07654321D Q Q Q Q Q Q Q =⋅⋅⋅⋅⋅⋅ =7654321Q Q Q Q Q Q Q +++⋅⋅⋅（2）按表题解7.17列出输入电压I u 与寄存器状态和输出数字关系：出电压O 0u >的情况，这时在O 0u >时刻，输出数字量为全0并产生溢出，而比较器输出O 0u =（若比较器用双电源会使O 0u <），则门控G 与非门被封，计数器不再计数. 计数器输出全0. 7.19 （1）当双积分A/D 转换器，计数器为n =10，在n 位计数器Q n =1，其所需时间为cp cp122n n T t f ==⋅，则转换一次最长时间为222n T ⨯=. 当cp 频率cp 120kHz f =，故最长时间为10cp 331204822220.017517ms 1201012010n t ⨯=⨯⨯===⨯⨯⋅ （2）当运放的最大输出电压为om 10V U =±，在最大输入模拟电压I 10V U =+时，运放积分器在第一次积分最大值也为10V -. 因此：()O 1I cp 1210V n u t u t RC=-=-⋅⋅⋅故10I cp 631111*********0.11012010n R u t C -=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⋅⋅85.3k =Ω （3）由式（7.3.3）可知I REF2nN u V =⋅ 当I 4V u =时，1010224(409.6)(110011001)10N =⨯== 当I 1.5V u =时，101022 1.5(153.6)(10011001)10N =⨯== 7.20 （1）偏移电压REF 44118110.25V 22222V s =⨯=⨯=（2）因量化单480.5V 2s ==则(0.50.25)V 5.9V N ⨯-≤故1025.90.25(12.3)(1100)0.5N +≤==（3）电子输出数字量为4位数，需时钟脉冲周期数2426T n CP =+=+=，而脉冲周期cp 120s20s 6t μ==μ故时钟频率：cp 6cp110.05MHz =50kHz 2010f t -===⨯。
(完整版)数字电子技术基础教案编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整版)数字电子技术基础教案）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整版)数字电子技术基础教案的全部内容。
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第 1 讲第 2 讲开关：“1” 闭合，“0" 断开灯：“1" 亮,“0" 灭真值表：把输入所有可能的组合与输出取值对应列成表。
逻辑表达式： L=K1*K2 (逻辑乘)逻辑符号：原有符号：讨论与逻辑运算的逻辑口诀逻辑功能口决：有“0”出“0”，全“1”出“1”。
2、或运算—-—至少有一个条件具备，事件就会发生。
逻辑表达式：L=K1+K2 （逻辑加）板书讲授与多媒体教学相结合（15分钟）逻辑符号：讨论或逻辑运算的逻辑口诀逻辑功能口决：有“1"出“1”全“0”出“0"3、非运算：—结果与条件相反逻辑表达式：逻辑符号：讨论非逻辑运算的逻辑口诀2.2.2 几种导出的逻辑运算一、与非运算、或非运算、与或非运算板书讲解与多媒体教学相结合(10分钟)板书讲解、推导与多媒体教学相结合, 例题讲解及引导学生做题（35分钟）二、异或运算和同或运算逻辑表达式:相同为“1”，不同为“0”2。
《数字电子技术基础》课程教学大纲一、课程基本信息1. 课程代码：课程名称：数字电子技术基础2. 学时/学分：72/4.53. 先修课程：大学物理/物理实验、电路分析基础、模拟电子技术基础4. 面向对象：测控技术与仪器、自动化5. 开课系：机电工程系6. 教材、教学参考书：【1】余孟尝主编《数字电子技术基础简明教程》（第3版）高等教育出版社；【2】候建军主编《数字电子技术基础》（第2版）高等教育出版社；【3】候建军主编《电子技术基础重点、难点、试题》高等教育出版社；【4】杜清珍主编《电工电子实验技术》西北工业大学出版社。
二、课程性质和任务数字电子技术基础课程是测控技术与仪器、自动化等电子信息类专业本科生在电子技术方面入门性质的技术基础课，具有自身的体系和很强的实践性。
本课程的任务是：通过对常用电子器件、数字电路及其系统的分析和设计的学习，使学生获得数字电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能，为深入学习测控技术及其在专业中的应用打下基础。
三、教学内容和基本要求本课程包括：逻辑代数的基础知识、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲产生与整形电路、A/D与D/A转换电路。
第一章逻辑代数基础1）掌握二进制、十六进制数及其与十进制数的相互转换。
2）掌握8421编码，了解其他常用编码。
3）掌握逻辑代数中的基本定律和定理。
4）掌握逻辑关系的描述方法及其相互转换。
5）掌握逻辑函数的化简方法。
第二章门电路1）了解半导体二极管、晶体管和MOS管的开关特性。
2）了解TTL、CMOS门电路的组成和工作原理。
3）掌握典型TTL、CMOS门电路的逻辑功能、特性、主要参数和使用方法。
4）了解ECL等其它逻辑门电路的特点。
第三章组合逻辑电路1）掌握组合电路的特点、分析方法和设计方法。
2）掌握编码器、译码器、加法器、数据选择器和数值比较器等常用组合电路的逻辑功能及使用方法。
3）了解组合电路的竞争冒险现象及其消除方法。
·42· 第7章 数/模和模/数转换器7.1 二 模拟电压 7.2 R7.3 REF 1082VN -⨯ 7.4 c 7.5 a 7.6 b 7.7 × 7.8 √ 7.9 √7.10 A/D 转换器电子产品有电子秤、数字式电压表、数字式电子温度计、数字式血压计等；D/A 转换器电子产品有VCD 播放机、DVD 播放机、MP3音乐播放机、数字电视机等.7.11 单极性输出电压计算公式为式REF O 1010(7.2.8):2Vu N =-⋅，双极性输出电压为式()B O REF (7.2.10):1024N u V =⋅补.211027C(H)21671612(636)=⨯+⨯+=211006F(H)01661615(111)=⨯+⨯+= 21101BD(H)=116111613(445)⨯+⨯+=补码最高位为1，为负数；最高位为0为正数即为原码[]2181010(27C(H))07C(H)1(182)(1168162)(386)=-+=-=-⨯+⨯+=-补反()()21101006F(H)01661615(111)=⨯+⨯+=补 ()()2110101BD(H)=116111613(445)⨯+⨯+=补单极性输出电压：O 1027C(H):636 6.21V 1024u =-⨯=- O 1006F(H):111 1.084V 1024u =-⨯=-O 101BD(H):445 4.346V 1024u =-⨯=-双极性输出电压：O 386(27C(H)):10 3.77V 1024u -=⨯=-补·43·()O 11106F(H):10 1.084V 1024u =⨯=补 ()O 4451BD(H):10 4.346V 1024u =⨯=补 7.12 （1）在2°R 支路上电流为1REF REF n 111222n n n V V I D R R ----==⋅ 依次可得各电阻支路上电流为2REF REF 221222n n n n V V I D R R ----==⋅3REF REF 3321222n n n n V V I D R R----==⋅⋅M 1REF 11122n V I D R -=⋅⋅0REF 00122n V I D R -=⋅⋅流向运算反相端的总电流为EM BE DE q u a ti o n.D S M T 41REF N i B B 1,2n n i VI I N N R --====∑⋅故O N f u I R =-⋅ （2）当REF f110V,2V R R =+=，位数为n =8时，输入数码为D9（H ）其10B 101316916(217)N =⨯+⨯=故O 1810V 110V 10V 2172172178.47V 225622n u R R -=-=-⨯=-⨯=-⋅分辨率为：REF 81110V =0.039V =39mV 2562V =⨯ 绝对精度为：1110VLSB =0.0195V =19.5mV 22256±±=±± 7.13 (1)设D 9~D 0的10位二进制数对应的十进制数值N B则REF B O1B B 10B ,2V V I N I R R ==⋅()REFB O O1B f B f 10B 2V V u I I R N R R R ⎛⎫=-+=-+ ⎪⎝⎭⋅⋅，而R B =10k Ω(2)当D 9~D 0为全1时，要求O 5V u =-则10REF B O 10B (21)105V 210V V u R ⎡⎤=--+⨯=-⎢⎥⨯⎣⎦L ①R 为AD7520内的等效电阻10k Ω 当D 9~D 0为全0，要求O5V u =+°·44· 则REF B O 100105V 10210VV u ⎛⎫=-⨯+=+ ⎪⨯⎝⎭⋅L ②由式②B 105V 10V-⨯=+，故B 5V V =-，代入①得()10REF 10521105V 10210V-⎡⎤--+=-⎢⎥⨯⎣⎦⋅⋅，解得REF 10V V ≈+因而()REF 9REFREF O B B 101012102V 102102V V V u N N ⎛⎫- ⎪=-+⨯=-- ⎪⨯ ⎪⎝⎭⋅ 输入数码与O u 极性及数位如下表所示B 补补210作为单极性输出电路的输入代码，代入式（7.2.8）REF O110(380)380 3.711V 10241024V u =-=-⨯=-⋅再按照电路图7.2.5可计算出双极性输出电压o1REF O f 11 3.7111010 1.289V 210210u V u R R R ⎛⎫-⎛⎫=-+=-+⨯=- ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭⋅（2）当（N B ）补为17C(H)=(010*******)补，最高位取反后，为210(1101111100)(892)=作为单极性输出电路的输入代码，代入式（7.2.8）REF O1B 108928.711V 10241024V u N =-=-⨯=-再按电路图7.2.5可计算出双极性输出电压为·45·o1REF O f 118.7111010 3.711V 210210u V u R R R ⎛⎫-⎛⎫=-+=-+⨯= ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭⋅上述结果与[例2.2.2]计算结果相同.7.15 根据图题7.15电路可知REF O B B B 1010101010222V u N N N -=-=-=⋅ 而54LS192为可逆十进制计数器,即当Q 3Q 2Q 1Q 0为全0时，或非门出1，使D 触发器Q 翻转一次，若Q 为1，则CP U 有时钟脉冲信号，而CP D =1，LS192进行加法计数，而AD7520的D 3D 2D 1D 0由0000~1001逐步递增变化，当由1001变为0000时，D 触发器又翻转一次使Q =0，使可逆计数器CP U =1，而CP D 有时钟脉冲信号，执行减法计数，由1001~0000逐步递减变化计数. 而O u 值根据D 3~D 0的数码每变化递增或递减一位，输出O u 变化值为REF 101019.765mV 10242V ⨯==的级差.其u O 输出模拟电压与数码关系如下表所示数码输入模拟电压输出D 3 D 2 D 1 D 0 O /mV u0 0 0 0 0 0 0 0 1 9.765 0 0 1 0 19.53 0 0 1 1 29.30 0 1 0 0 39.00 0 1 0 1 48.42 0 1 1 0 58.59 0 1 1 1 68.16 1 0 0 0 78.12 1187.89其输出u O 的波形如图题解7.15所示.图题解7.157.16 (1)()O(max)102120000.005n u δ-≥==，故n =11位. (21)n -为n 位全1，即输出满刻度值的输入数码.（2）85V 5V0.0196V =19.6mV 256121==--为分辨率·46· 因()8REF 8215V 2V -=，故REF 5V V =. （3）即分辨率121n -≤0.2%故()1215000.002n -≥=. 应取n =9位 7.17 (1)根据图示电路,当被转换的输入模拟电压I u 大于某一个比较器反相输入端的基准电压i u -，则在此比较器的输出oi u 以下均为1，再通过编码器输出，其相应数码为D 2~D 0. 根据电路可列出下式关系：D 2=Q 4、1642642D Q Q Q Q Q Q ==+⋅⋅，07654321D Q Q Q Q Q Q Q =⋅⋅⋅⋅⋅⋅ =7654321Q Q Q Q Q Q Q +++⋅⋅⋅（2）按表题解7.17列出输入电压I u 与寄存器状态和输出数字关系：出电压O 0u >的情况，这时在O 0u >时刻，输出数字量为全0并产生溢出，而比较器输出O 0u =（若比较器用双电源会使O 0u <），则门控G 与非门被封，计数器不再计数. 计数器输出全0. 7.19 （1）当双积分A/D 转换器，计数器为n =10，在n 位计数器Q n =1，其所需时间为cp cp122n n T t f ==⋅，则转换一次最长时间为222n T ⨯=. 当cp 频率cp 120kHz f =，故最长时间·47·为10cp 331204822220.017517ms 1201012010n t ⨯=⨯⨯===⨯⨯⋅（2）当运放的最大输出电压为om 10V U =±，在最大输入模拟电压I 10V U =+时，运放积分器在第一次积分最大值也为10V -. 因此：()O 1I cp 1210V n u t u t RC=-=-⋅⋅⋅故10I cp 631111*********0.11012010n R u t C -=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⋅⋅85.3k =Ω （3）由式（7.3.3）可知I REF2nN u V =⋅ 当I 4V u =时，1010224(409.6)(110011001)10N =⨯==当I 1.5V u =时，101022 1.5(153.6)(10011001)10N =⨯==7.20 （1）偏移电压REF 44118110.25V 22222V s =⨯=⨯=（2）因量化单480.5V 2s ==则(0.50.25)V 5.9V N ⨯-≤故1025.90.25(12.3)(1100)0.5N +≤==（3）电子输出数字量为4位数，需时钟脉冲周期数2426T n CP =+=+=，而脉冲周期cp 120s20s 6t μ==μ故时钟频率：cp 6cp110.05MHz =50kHz 2010f t -===⨯。
