数电_第九章

Di 2
（MSB） D7 12 数字量输入 3 V EE = -15V
16 0.01μF
DAC0808 D/A转换器输出与输入的关系（ 设VREF=10V）
五． D/A转换器的主要技术指标
1.转换精度 （1）分辨率——D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。 输入数字量位数越多，分辨率越高。所以，在实际应用中，常用字量的位数 表示D/A转换器的分辨率。 此外，也可用 D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压之比来表示分辨率， N位D/A转换器的分辨率可表示为 1/（2n-1）。 （2）转换误差——
(LSB) D0 D1 D2 (MSB) D3 Rf
iΣ
A
+
vo
S0 2R 2R I 16 R I 16 I 8 2R
S1 I 8 R I 4 2R
S2 I 4 R I 2 2R
S3 I 2 +V R EF I
可算出，基准电流 I=VREF/R， 则流过各开关支路（从右到左）的电流分别为 I/2、I/4、I/8、I/16。 于是得总电流：
N沟道MOS管T作为开关用。 当控制信号vL为高电平时，T导通，vI经电阻Ri和T向电容Ch充电。 则充电结束后 vO=－vI=vC。 当控制信号返回低电平后，T截止。Ch无放电回路，所以vO的数值 可被保存下来。
vo
Dn-1 输入 输出
010 011 100 101
110 111 D
二． 倒T形电阻网络D/A转换器（4位）
图中S0～S3为模拟开关，由输入数码Di控制， 当Di=1时，Si接运算放大器反相输入端（虚地），电流Ii流入求和电路； 当Di=0时，Si将电阻2R接地。
所以，无论Si处于何种位置，与Si相连的2R电阻均接“地”（地或虚地）。

第九章习题9-1 答：所有D i均为1时电流最大，为I VREFMAX=V REF(1/23+1/22+1/21+1/20) /R = (1+2+4+8)V REF/23R=15V REF/8R=1.875V REF/R=1.875mA；P VREFMAX= V REFI VREFMAX=5*1.875=9.375mW。

9-2解：ΔV=V REF/16=0.3125V; V omax=15ΔV=4.6875V；当D3 D2 D1 D0=1001时，V o=9ΔV=2.8125V。

9-3答案：V O=V REF/28∑D i2i，i=0~7。

9-4解：T型：I VREF= V REF/3R∑D i；P VREF= V REF2/3R∑D i；P VREFMAX=n*V REF2/3R；P VREFMIN=0；P VREF与位数、输入数据有关。

倒T型：I VREF=V REF/R，P VREF=V REF2/R，与输入数据D无关。

9-5解：由2n>= V omax/ΔV=5V/1mV=5000，得n=13；由V omax=(2n-1)V REF/2n，得V REF=213V omax/(213 -1) ≈V omax=5V；如果取n=13，V REF=5V，则：ΔV=V REF/213=5/8192= 0.0006<1mV，V omax=(213-1)V REF/213=8191*5/8192=4.99938V，满足设计要求。

9-6解：该图中电阻网络作为反馈电阻，故增益表达式为：A=-2n/Σ(2i×D i)V①当D9-D0=1000000000时，A V=-210/29=-2；②当增益为5时，令A V=-2n/Σ(2i×D i)=-213/X，得X=-213/-5=1638.4，取X=(1638)10=(0011001100110)2实际增益为A V=-213/1638=5.0019-7解：1. 74LS194构成m序列发生器，其输出状态Q3Q2Q1Q0的顺序为0001，0010，0100，1001，0011，0110，1101，1010，0101，1011，0111，1111，1110，1100，1000；2.AD7520构成4位DAC，其输出为VO=-V REF/24∑D i*2i=-5/16∑D i*2i=-0.3125∑D i*2i；3. 由于Q0接在D9上，所以DAC输入数据D9D8D7D6的顺序为Q0Q1Q2Q3的顺序：1000，0100，0010，1001，1100，0110，1011， 0101，1010，1101，1110，1111，0111，0011，0001；4．所以波形图为：9-8解：此题与9-5类似：n=13，V REF=5V；实际分辨率为0.61mV。

9.2.3
1. 电路扩展训练（1 试将图9.2.2所示设计电路中， 由两个三3输入与非门 74LS10N电路构成的编码电路，改用一个3线—8线译码器
74LS138和一个三3输入与非门74LS10N构成。
依3线—8线译码器74LS138输出逻辑函数表达式、 七段
数码显示器译码/驱动电路 CD4511的逻辑功能表和表9.2.1。
第9章 数字电路课程设计与综合实训
图9.2.2 三路竟赛抢答器原理图
第9章 数字电路课程设计与综合实训
3）
当主持人按下清零按钮后， 四D触发器U1的CLR=0，
U1被清零， Q1＝Q2＝Q3＝0、 Q1=Q2=Q3=1， 显示器U9显示
0字符， 所D触发器
振荡电路及分频后形成各种时钟脉冲的电路。 设计时钟电
路时， 应根据系统的要求首先确定主时钟的频率， 并注意
与其他控制信号结合产生系统所需的各种时钟信号。
第9章 数字电路课程设计与综合实训 脉冲产生电路应按系统设计的要求提供合适的脉冲信 号。 电源电路应为整个系统的正常工作提供所需的直流电 平。 在数字电路系统中， TTL电路对电源电压要求比较严 格， 电压值必须在一定范围内。 CMOS电路对电源电压的 要求相对比较宽松， 设计电源时， 必须注意电源的负载能
C=D=0 则有三路竞赛抢答器原理图（2）， 如图9.2.4所示。
过程中产生的状态信息反馈到控制电路。 控制电路和信号
处理电路是整个数字系统的核心。 设计控制电路和信号处
理电路是整个数字系统设计最重要的内容， 应该特别注意
不同信号之间的逻辑性与时序性。
第9章 数字电路课程设计与综合实训 在数字系统中， 各种逻辑时钟电路、 脉冲产生电路、 电源电路是数字系统正常工作的保证， 整个数字系统都在 它们的控制之下按一定的规律工作。 时钟电路包括主时钟

9.2 A/D转换电路
9.2.4 双积分A/D转换电路
图9.2.10是一个n位双积分A/D转换电路，它由积分器A1、比 较器A2、n位二进制计数器和控制逻辑电路四部分组成。
图9.2.10
双积分A/D转换电路
9.2 A/D转换电路
双积分A/D转换电路先把电压转换成中间 量时间，再将时间转换为数字量，所以也称为 V T转换电路。还可以把电压转换成其他物理 量，如先把电压转换成频率，再将频率转换为 数字量，即V F转换电路。上述介绍的转换方 法属于间接转换，双积分A/D转换电路是间接 转换方法中应用最为普遍的电路。逐次比较、 并行比较等A/D转换方法直接将电压转换为数 字，属于直接转换法。
图9.1.4
权电阻网络D/A转换电路
9.1 D/A转换电路
9.1.2 倒T电阻网络
n位倒T电阻网络D/A转换电路原理图如图9.1.5所示。
图9.1.5
倒T电阻网络D/A转换电路
9.1 D/A转换电路
9.1.3 权电流D/A转换电路
倒T电阻网络D/A转换电路中的模拟开 关存在着导通电阻和导通压降，它们会引 起流过各支路的电流变化，产生转换电流 误差问题。为了改进倒T电阻网络D/A转 换电路的精度，可以采用恒流源代替各支 路电阻产生电流的权电流D/A转换电路。
9.2 A/D转换电路
A/D转换是D/A转换的逆过程，在A/D转换 电路中，将一个输入连续的模拟信号变换为输 出离散的数字信号。若模拟参考量为UERF，则 输出数字量D和输入模拟量A之间的关系为
9.2 A/D转换电路
9.2.1 采样-保持电路
在A/D转换过程中， 持电路，使输入A/D转 换电路的信号在一次转 换时间内保持不变。 所谓采样就是将一 个时间上连续变化的模 拟量转换为时间上离散 的模拟量。图9.2.3表 示出了模拟信号与采样 信号的波形关系。 图9.2.3 模拟信号采样过程