数字电路与系统全概述2课件.pptx

1、数字电路与系统数字电路与系统演讲人2021-08-1101.02.03.04.05.目录第六章-时序逻辑电路第七章-脉冲电路第八章-系统第九章-ADDA转换第十章-存储器01第六章第六章-时序逻辑电路时序逻辑电路第六章-时序逻辑电路遗忘点01同步时序电路分析02同步时序电路设计（最初设计就考虑自启动 状态表）03计数器04寄存器05集成寄存器7419406第六章-时序逻辑电路序列信号发生器第六章-时序逻辑电路遗忘点概述01自启动02用74161做减法计数器04计算模值03序列信号发生器05概述在右侧编辑区输入内容自启动在右侧编辑区输入内容计算模值在右侧编辑区输入内容第六章-时序逻辑电路同步时序

2、电路分析输入 输出 控制输入 状态01输出方程Z 驱动方程 JK等 特征方程Q等02状态表和状态图 已知输入X Qn 求输出Z Qn+103状态表和状态图 已知输入X Qn 求输出Z Qn+1在右侧编辑区输入内容第六章-时序逻辑电路同步时序电路设计（最初设计就考虑自启动 状态表）01确定状态及状态图02电路第六章-时序逻辑电路计数器集成计数器74161 二进制同步模16加法计数器 异步清0IC计数器74163 同步清0 其他与74161相同IC计数器74160 8421BCD码同步加法计数器 模10 其他与74161相同IC计数器74290 模2-5-10异步计数器 功能表状态图用虚线连接不稳

3、定状态集成计数器74161 二进制同步模16加法计数器 异步清0 设计小的 以模11为例 反馈归0法 CLR非 最大态1011 预置归0法 LD非 最大态1010 预置补数法 0101-1111 设计大的 大的 十进制的设计计数器 logoIC计数器74160 8421BCD码同步加法计数器 模10 其他与74161相同即使清0也要等下一个clk到来 模11最大态1010 CLR非u在右侧编辑区输入内容IC计数器74163 同步清0 其他与74161相同IC计数器74290 模2-5-10异步计数器 符号功能异步置数有毛刺设计大的 级联在右侧编辑区输入内容在右侧编辑区输入内容在右侧编辑区输入内

4、容在右侧编辑区输入内容两个独立的下降沿FF M-2计数器输出Q0 M-5计数器输出Q3Q2Q1 第六章-时序逻辑电路寄存器左移串入/并出寄存器.03并入/并出型寄存器01左移扭环寄存器05左移环形寄存器04左移串入/串出型寄存器.02并入/并出型寄存器在右侧编辑区输入内容左移串入/串出型寄存器.在右侧编辑区输入内容左移串入/并出寄存器.在右侧编辑区输入内容左移环形寄存器在右侧编辑区输入内容左移扭环寄存器在右侧编辑区输入内容第六章-时序逻辑电路集成寄存器74194功能左移环形左移扭环功能在右侧编辑区输入内容左移环形在右侧编辑区输入内容左移扭环在右侧编辑区输入内容02第七章第七章-脉冲电路脉冲电路

5、第七章-脉冲电路遗忘点01脉冲信号参数.02555定时器.03施密特触发器04由555定时器构成的施密特触发器05集成施密特触发器 74LS132 4个独立两输入与非门构成06第七章-脉冲电路Schmitt触发器应用.单稳态触发器多谐振荡器 两个不稳定状态第七章-脉冲电路遗忘点比较器施密特与非门电路 施密特触发器？74122施密特触发器回差电压集成单稳态触发器74121总结：555定时器构成的单稳态触发器 1.1RC 74121为0.7RC 74122为0.7RC010305020406第七章-脉冲电路遗忘点01周期计算式02为什么振荡周期会变比较器在右侧编辑区输入内容施密特与非门电路 施密特

6、触发器？在右侧编辑区输入内容集成单稳态触发器74121在右侧编辑区输入内容74122在右侧编辑区输入内容周期计算式在右侧编辑区输入内容为什么振荡周期会变在右侧编辑区输入内容脉冲信号参数.uTW脉宽 Vm幅度 T周期 f频率 q占空比第七章-脉冲电路第七章-脉冲电路555定时器.IC模块电路01管脚图02导通情况03IC模块电路在右侧编辑区输入内容管脚图在右侧编辑区输入内容导通情况在右侧编辑区输入内容施密特触发器u在右侧编辑区输入内容第七章-脉冲电路第七章-脉冲电路由555定时器构成的施密特触发器电路01结论 变矩形波 有滞后 分压电阻为产生原因02电路在右侧编辑区输入内容结论 变矩形波 有滞后

7、 分压电阻为产生原因在右侧编辑区输入内容第七章-脉冲电路集成施密特触发器 74LS132 4个独立两输入与非门构成管脚图符号管脚图在右侧编辑区输入内容符号在右侧编辑区输入内容第七章-脉冲电路Schmitt触发器应用.1波形转换 VT+变0 VT-变12幅度鉴别第七章-脉冲电路单稳态触发器01符 号025 5 5 定 时 器 构 成 的 单 稳 态 触 发 器 稳 态为 003集 成 单 稳 态 触 发 器 7 4 1 2 1 非 重 复 触 发（进 入 暂 稳 态 后 不 再 接 受 新 触 发 信 号）04集 成 单 稳 态 触 发 器 7 4 1 2 2 可 重 复 触 发05应 用符号在

8、右侧编辑区输入内容555定时器构成的单稳态触发器 稳态为0管脚图在右侧编辑区输入内容充电路径 Vcc-R-C-地 时间常数tao1=RC 放电常数tao2=RonC(Ron为T导通电阻）放电路径 C-T-地 TW暂稳态持续时间在右侧编辑区输入内容单稳态触发器恢复时间在右侧编辑区输入内容应用波形转换定时延时第七章-脉冲电路多谐振荡器 两个不稳定状态1符号2555定时器构成的多谐振荡器3占空比可调的多谐振荡器4石英晶体振荡器 工作频率一定为f05Schmitt-FF构成的多谐振荡器6应用符号在右侧编辑区输入内容555定时器构成的多谐振荡器管脚时间占空比可调的多谐振荡器在右侧编辑区输入内容占空比不可

9、调电路工作原理电路u在右侧编辑区输入内容占空比可调应用01在右侧编辑区输入内容两个振荡器02在右侧编辑区输入内容门铃03 救护车等扬声器04在右侧编辑区输入内容两相时钟产生电路及工作波形03第八章第八章-系统系统第八章-系统遗忘点ASM图表图表的建立数字系统设计第八章-系统遗忘点设计列表02ASM状态图的关系01ASM状态图的关系设计列表遗忘点ASM图表u符号第八章-系统3条件框在右侧编辑区输入内容1状态框在右侧编辑区输入内容2判断框在右侧编辑区输入内容符号第八章-系统数字系统设计设计控制器03建立ASM图02分析 包括输入:启动 计时 判断 输出:信号为101数字系统设计分析 包括输入:启动

10、 计时 判断 输出:信号为1建立ASM图设计控制器04第九章第九章-ADDA转换转换第九章-ADDA转换遗忘点01D/A转换关系 DAC特点：一一对应 归一化FSR02权电阻DAC03梯型数模转换电路04倒梯型数模转换电路 工作原理、模拟输出电压公式、分辨率与梯型相同05权电流数模转换电路06第九章-ADDA转换数模转化的主要技术指标 并行比较ADC集成DAC10位CMOS集成DAC-AD7533量化模数转换 ADC 特点：不一一对应 转换误差020304050601第九章-ADDA转换并/串型ADC逐渐逼近型ADC（逐位比较型ADC）只舍不入双积分ADC 只入不舍集成ADC第九章-ADDA转

11、换遗忘点001对应的成为最低有效位LSB01梯型.02权电阻(靠近功放)和梯型(远离功放)X的位置相反 但是X1是最大的03分辨率s=|Vomin|=1/2n FSR04梯型优缺点05偏移码：补码符号位取反06第九章-ADDA转换遗忘点用双极性码时满刻度值为单极性输出时的1/20110位CMOS集成DAC-AD753302两量化阶梯中间为比较电平03四舍五入和有舍有入并行比较的 s 都是2n-1 只舍不入是2n04并/串型ADC（注意低四位Vref=Vin）05逐渐逼近型只舍不入06第九章-ADDA转换遗忘点逐渐逼近型的转换时间双积分ADC数字电压表电路遗忘点h t t p s:/w w w.

12、w p s.c n01001对应的成为最低有效位LSB02梯型.03权电阻(靠近功放)和梯型(远离功放)X的位置相反 但是X1是最大的04分辨率s=|Vomin|=1/2n FSR05梯型优缺点06偏移码：补码符号位取反遗忘点用双极性码时满刻度值为单极性输出时的1/20110位CMOS集成DAC-AD753302两量化阶梯中间为比较电平03四舍五入和有舍有入并行比较的 s 都是2n-1 只舍不入是2n04并/串型ADC（注意低四位Vref=Vin）05逐渐逼近型只舍不入06遗忘点逐渐逼近型的转换时间双积分ADC数字电压表电路遗忘点梯型.在右侧编辑区输入内容在右侧编辑区输入内容梯型优缺点u在右侧

13、编辑区输入内容遗忘点偏移码：补码符号位取反u在右侧编辑区输入内容遗忘点并/串型ADC（注意低四位Vref=Vin）u在右侧编辑区输入内容遗忘点遗忘点双积分ADC在右侧编辑区输入内容在右侧编辑区输入内容数字电压表电路u在右侧编辑区输入内容遗忘点权电阻DACu在右侧编辑区输入内容第九章-ADDA转换权电阻DAC在右侧编辑区输入内容梯型数模转换电路u在右侧编辑区输入内容第九章-ADDA转换梯型数模转换电路在右侧编辑区输入内容倒梯型数模转换电路 工作原理、模拟输出电压公式、分辨率与梯型相同u在右侧编辑区输入内容第九章-ADDA转换倒梯型数模转换电路 工作原理、模拟输出电压公式、分辨率与梯型相同一在右侧

14、编辑区输入内容权电流数模转换电路u在右侧编辑区输入内容第九章-ADDA转换权电流数模转换电路在右侧编辑区输入内容第九章-ADDA转换10位CMOS集成DAC-AD7533电路图01接收自然加权二进制码02接收补码 将偏移码电路的符号位取反就可以接收补码04接收偏移码电路03在右侧编辑区输入内容在右侧编辑区输入内容 电路图接收自然加权二进制码接收偏移码电路接收补码 将偏移码电路的符号位取反就可以接收补码10位CMOS集成DAC-AD7533第九章-ADDA转换数模转化的主要技术指标 转换精度01转换速度023线性误差LSB的倍数FSR的百分数1分辨率LSBVomin和Vomax之比DAC位数2转

15、换误差绝对误差相对误差转换精度转换速度u在右侧编辑区输入内容数模转化的主要技术指标 第九章-ADDA转换量化量化阶梯 s=1/2n 只舍不入01量化阶梯 s=1/(2n-1)四舍五入(为使Vref与最大数字输出对应 取分母2n-102量化量化阶梯 s=1/2n 只舍不入量化阶梯 s=1/(2n-1)四舍五入(为使Vref与最大数字输出对应 取分母2n-1第九章-ADDA转换并行比较ADC1有舍有入并行比较ADC2只舍不入并行比较ADC并行比较ADC有舍有入并行比较ADC 只舍不入并行比较ADC 其他与有舍有入相同第九章-ADDA转换并/串型ADC1原理2在 右 侧 编 辑 区 输 入内 容并/

16、串型ADC原理第九章-ADDA转换逐渐逼近型ADC（逐位比较型ADC）只舍不入电路原理01转换时间02逐渐逼近型ADC（逐位比较型ADC）只舍不入电路原理转换时间第九章-ADDA转换双积分ADC 只入不舍0201在右侧编辑区输入内容在右侧编辑区输入内容双积分ADC 只入不舍在右侧编辑区输入内容第九章-ADDA转换集成ADCADC0816是一种16路模拟开关8位A/D转换器 逐渐逼近型CC7106/7107 双积分型A/DADC0816是一种16路模拟开关8位A/D转换器 逐渐逼近型CC7106/7107 双积分型A/D集成ADC05第十章第十章-存储器存储器第十章-存储器半导体存储器属于大规模

17、集成电路01每个存储单元能存储一位二进制信息，可以由触发器或电容构成02按存取方式03按基本单元电路04存储器技术参数05bit(位)是二进制最小单元06第十章-存储器Byte(字节)Word(存储字）一组存储单元容量：存储单元总数=字数*位数RAM(属于时序电路）第十章-存储器按存取方式SAM 顺序存储器RAM 随机存储器ROM 只读存储器按存取方式SAM 顺序存储器RAM 随机存储器ROM 只读存储器第十章-存储器按基本单元电路0201MOS 集成度高、功耗小、工艺简单、价格低Bopolar两级 速度快、功耗大、价格较高按基本单元电路Bopolar两级 速度快、功耗大、价格较高MOS 集成

18、度高、功耗小、工艺简单、价格低第十章-存储器存储器技术参数0201存储容量存储周期 连续两次读(写)操作间隔的最短时间存储周期 连续两次读(写)操作间隔的最短时间存储容量存储器技术参数BCA具有读写功能 挥发性元件，断电丢数据分为SRAM静态(存储单元由触发器构成）DRAM动态(由MOS管和电容器构成)包括存储矩阵、地址译码器、读写控制器、输入/输出控制、片选控制第十章-存储器RAM(属于时序电路）RAM(属于时序电路）具有读写功能 挥发性元件，断电丢数据RAM(属于时序电路）分为SRAM静态(存储单元由触发器构成）DRAM动态(由MOS管和电容器构成)图存储矩阵 RAM主要部分包括存储矩阵、地址译码器、读写控制器、输入/输出控制、片选控制感谢聆听