7.1.3      D/A转换器的主要参数和误差

1.转换精度

（1）分辨率

        电路所能分辨的最小输出电压增量Ulsb

 与满刻度输出电压Um之比

n位二进制的DAC的分辨率=Ulsm/Um=1/(2n-1

DAC分辨率通常采用二进制数码的位数n来表示

（2）转换误差

            偏移误差：数字输入代码全为0，D/A转换器的输出电压与理想输出电压0V之差，

增益误差：为数字输入代码由0变变为1时，

输出电压变化量与理想输出电压变化之差

非线性误差：为D/A转换器实际输出电压值与理想输出电压之间的最大值。建立时间

输入数从0到全1，D/A输出模拟量达到稳定值的规定误差时所需要的时间。

7.1.4  集成DAC

1.DAC0808

DAC0808是一种常用的8位权电流网络D/A转换器

2. AD561

AD561集成D/A转换器是10位权电流网络D/A转换器，它将基准电源也集成在芯片内，使用时只需要外接运算放大器即可。

3.权电流网络DAC

（1）电路主要组成    四位二进制数权电流网络DAC

权电流网络

模拟开关

I/V转换器

权电流网络由倒T形电阻网络和若干晶体管恒流源组成由于恒流源的输出电阻极大，模拟开关到TV电阻的变化对权电流的影响极小，大大提高了转换精度。

                    第七章  数模和模数转换

在自动检测和自动控制系统中，计算机检测和控制的对象一般是模拟信号，例如速度.压力.流量.温度等，而计算机只能对数字信号进行运算和处理。

为了把模拟信号送至计算机，首先把模拟信号变成相应的数字信号；计算机把对输入信号处理和运算后的结果转换成模拟信号送回系统。

把模拟量转化为数字量的过程称为模数转换，把相应的转换器件称为模-数转换器（简称A/D转换器或ADC)

把数字量转化为模拟量的过程称为数-模转换，把相应的转换器件称为数-模转换器（简称D/A转换器或DAC)

7.1数模转换

7.1.1基本转换原理

1.D/A转换的基本原理

把输入数字量转换成与之成比例的输出电压或电流值

DAC输入的n位二进制数字信息Dn(dn-1dn-2......d1d0)

电压型DAC的主要特点：

（1）直接从电阻阵列输出的电压输出型DAC仅用于高阻抗负载。

（2)由于无输出放大器部分的延迟，故常作为高速转换使用。

一般常见的DAC多是电流输出型为了得到模拟电压输出，可在它的后面接一个电流电压转换电路。

模拟电压输出

UO=-ifrf=-iorf

7.1.2 常用转换技术

1.权电阻网络DAC

电路组成：

电阻网络

模拟开关

电流电压（I/V)转换电路

权电阻网络DAC的基本思想：

用成倍数阻值关系的电阻构成电阻网络，

使每支路电阻中的电流是前支路的1/2.

这样，支路电流就可以分别代表二进制数各位不同的权值

最高权值支路的电阻为R,次高位为2R,流过的支路电流是最高位的1/2，其它各支路电阻值和电流关系依次类推。

由于运算放大器反相输入端为“虚地”

权电阻DAC的特点

结构简单

电阻种类太多，不易集成化

转换精度低

               第六章  脉冲的产生与整形电路

1.多谐振荡器

1.TTL集成门电路构成的多谐振荡器

将奇数个非门首尾连接

电路的振荡频率为FO=1/6TPD

电路特点

a.频率较高。

b.振荡频率无法调节。

(2.)CMOS集成门电路构成的多谐振荡器

电路的振荡周期：T=2RCIn2约等于1.4RC

2. 单稳态触发器

（1）门电路构成的单稳态触发器

电路处于稳态时

UI为高电平

UO1为低电平

UO2为高电平

实际常用经验公式：

TW=约等于0.8RC(R<Roff)

(2)集成单稳态触发器

1.TTL集成单稳态触发器（74121）

TW=0.7RextCext

2) CM0S集成单稳态触发器（4538）

4538输出脉冲宽度

Tw=RextCext

3) 单稳态触发器的应用

1.脉冲的整形

2.脉冲的定时

3.脉冲的延迟

3. 施密特触发器

1.CMOS非门电路构成的施密特触发器

电路的x上限阈值电压

UT+=（1+R1/R2)UT

电路的下限阈值电压：

UT-=(1-R1/R2)UT

触发器的回差电压=UT+减去UT-=2UTR1/R2

(2.)施密特触发器应用

1）脉冲整形电路

2) 脉冲变换电路

3）鉴幅电路

4）构成多谐振荡器

5）构成单稳态触发器

4. 555定时器及其应用

555定时器

1.长时间延时电路

欲获得长时间的延时，必须采用大电容。然而电容量漏电也大，这必将对延时时间的准确性造成影响。

因此采用多个单稳态电路串联接的形式来组成长延时电路

电路特点：

1.分频比的大小取决于R2  C2的选择

2.分频精度受电源的稳定性以及元器件的分散性和温度等影响欲达到较高的分频精度，可采用小时间常数进行多次分频。

555定时器及应用

输出脉冲宽度tw

tw=RCIN3约等于1.1RC

                     第六章脉冲的基本知识

                      第五章 小结

1.基于触发器时序电路的分析

1）时序电路分析流程

逻辑电路图--驱动方程--状态转换表

                    输出方程    状态转换图  --逻辑功能

                     状态方程      时序图

需要特别注意的是，在异步时序电路中，每个触发器的时钟端并不是一定接同一信号，而触发器翻转的必要条件是时钟端加合适的CP信号。

所以在异步时序电路分析应写出每一级的时钟方程。

1）时序电路设计流程图

设计要求-换状态转换图-选触发器

                                       状态分配状态转换表-

---状态方程

       输出方程

        驱动方程--画逻辑电路图-

            检查自启动

2）设计步骤

（1）画状态转换图

在把文字描述的设计要求变成状态转换图时，必须搞清楚要设计的电路有几个输入变量，几个输出变量，有多少信息要存储。

对每个需要记忆的信息用一个状态来表示，从而确定电路需要多少个状态。

对于较复杂的逻辑问题，一般需要经过逻辑抽象，先画出原始状态转换图。

（2）选择触发器，并进行状态分配

（3）写出三个向量方程

（4）画出逻辑电路图

（5）检查自启动

3.  集成计数器

5.2.3 异步时序

                  4.3触发器的结构和工作原理

1.维持阻塞型D触发器

维持 阻塞型结构的触发器是在时钟脉冲上升沿触发。

当触发器处于置位状态时，利用内部产生的信号维持住置位信号，同时阻塞由于输入变化产生的清零信号，保证可靠的置位；而触发器处于复位状态时则维持清0信号，阻塞置1信号，以保证可靠的复位。

采取维持阻塞型结构可构成各种逻辑功能的触发器，但以维持阻塞型D触发器应用较广

(1)主从结构触发器

基于MSI组合逻辑电路的设计

中规模集成器件因具有体积小.功耗低.速度高及抗干扰能力强等一系列优点而得到广泛的应用

在较复杂的数逻辑电路设计中，以常用中规模集成电路和相应的功能电路为基本单元，取代门级组合电路设计中的基本单元，可以使设计过程大为简化。

基于MSI功能块级组合电路的设计方法已经成为工程技术人员必须掌握的一种非常重要的基本技能。

3.6.1  加法器

     数字运算是数字系统基本的功能之一，加法器（adder)是执行算术运算的重要逻辑部件，在数字系统和计算机中，二进制的价加.减.乘.除等运算都可以转换为若干步加法运算。

串行进位加法器的特点：

 高位相加的结果只有等到低位进位产生后才能建立起来这种结构的电路称为串行进位加法器或行波加法器

缺点：是运算速度慢，优点是结构检简单，运行可靠。

3.5.2多路分配器（DMUX)

多路分配器与数据选择器相反，它能够把一条通道上的数字信息分时地按n位地址分送到2n个数据输出端子。完成这一功能的MSI芯片称为多路数据分配器（Dmultiplexer,简称DMUX)

只要改变译码器的地址A.B，就可以将输入数据D分配到不同的通道上去。

凡是具有使能端的译码器，都可以用作数据分配器。

3.数据选择器的典型应用

（1）作数据选择，以实现多路信号分时传送

（2）实现组合逻辑函数

 （3）在数据传输时实现并-串转换

  （4）产生序列信号

3.5 多路选择器和多路分配器

3.5.1多路选择器（MUX)

在数字系统中，有时需要将多路数字信息分时地从一条通道传送，完成这一功能的电路称为多路数据选择器（Multiplexer，简称MUX）

1. MUX功能描述

（1）数据选择器框图

有n位地址输入.2n位数据输入，1位输出。

在地址输入的控制下，从多路输入数据中选择一路输出。

功能类似于一个单刀多掷开关。

n个地址输入端可选择2n路输入数据，称为2n选1多路选择器。

常用的数据选择器有2选1.4选1 .8选1. 16选1等。

（3）中规模双4选1数据选择器74LS253

3.4.3编码器

（1）二进制编码

        将二进制数码（0或1）按一定规则组成代码表示一个特定对象，称为二进制编码。

（2）编码器（Encoder)

            具有编码功能的电路称为编码电路，而相应的MSI芯片称为编码器。

   （3）编码器的分类

            按照被编对象的不同特点和编码要求，有各种不同的编码器，如二进制编码器.优先编码器和8421BCD编码器。

       1.二进制编码器

         用n位二进制代码对N=2n个一般信号进行编码的电路，叫做二进制编码器

二进制编码器也成为2n-n线二进制编码器。

（1）二进制编码器的主要特点

     任何时刻只允许输入一个有效信号，不允许同时出现两个或两个以上的有效信号，因而其输入是一组有约束（互相排斥）的变量。

（2）三位二进制编码器

  a. 编码器框图

  输入I0-I78个高电平信号

输出是三位二进制代码A2.A1.A0称这种编码器为8线-3线编码器

因为任何时刻I0-I7当中仅有一个取值为1.

2. 二-十进制（BCD)编码器

将十进制数0.1.2.3.4.5.6.7.8.9.等10个信号编成二进制代码的电路叫做二-十进制编码器。

编码器输入是代表0-9这10个数符的状态信号，有效信号为1（即一信号为1，则表示要对它进行编码），输出是相应的BCD码，因此也称10线--4线编码器。

和二进制编码器特点一样，任何时刻只允许输入一个有效信号。

3.    译码器的应用

    3.4.1    译码器

             译码器就是把一些编码（如二进制码.8421BCD码）转换为可识别的数字或特征信号。

具有译码功能的电路称为译码电路，其MSI芯片称为译码器。

译码器是将n个输入线的二进制信息转换为最多达2n个输出线的组合电路，这种译码器被称为n-2n线译码器。

   若译码器只有一个输出端为有效电平，其余输出端为相反电平，则被称为唯一地址译码电路，或基本译码器。

基本译码器常用于计算机中对存储单元地址的译码。

 译码器也有多个输出有效电平，如七段显示译码器

3.3  中规模逻辑器件简介

电路按集成度可分为：

1.  小规模集成电路（SSI)

2. 中规模集成电路（MSI)

3.  大规模集成电路（LSI)

4.  超大规模集成电路（VLGI)

SSI中仅仅是器件的集成，这类器件能完成一定的逻辑功能 LSI和VSI则是数字系统或整个数字系统的集成

目前在数字系统中广泛地采用以LSI及MSI为基础，辅以一些SSI.采用MSI器件为基础的设计，主要考虑的是所设计的电路能否满足功能要求.可靠性要求及价格要求，尽量减少集成器件数（而不是门数）。

目前LSI及MSI产品主要有两大系列：TTL.MOS逻辑系列TTL系列用的较广泛。

目前MOS工艺不断进展，其器件速度也逐步赶上TTL系列，由于它功耗低.价格低，目前已应用得很广泛。

从逻辑设计的方法上，应用那一系列并无大的差别。

目前国内外常用的TTL/SSI和TTL/MSI J集成电路系列是SN54/74系列（或简称54/74系列

SN54/74系列中又分为四档1

1.SN54/74系列

2.SN54H/74H高速系列

3. SN54S/74S肖特基系列

 4.SN54LS/74LS4低功耗肖特基系列