9.A/D和D/A转换器
1)A/D和D/A转换器概念:
模数转换器:能将模拟信号转换为数字信号的电路称为模数转换器,简称A/D转换器或ADC。由采样、保持、量化、编码四部分构成。
数模转换器:能将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器,简称D/A转换器或DAC。由基准电压、变换网络、电子开关、反向求和构成。 ADC和DAC是沟通模拟电路和数字电路的桥梁,也可称之为两者之间的接口。 2)D/A转换器的分辨率
分辨率用输入二进制数的有效位数表示。在分辨率为n位的D/A转换器中,输出电压能区分2n个不同的输入二进制代码状态,能给出2n个不同等级的输出模拟电压。
分辨率也可以用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压的比值来表示。 举例8:10位D/A转换器的分辨率为:
11??0.001102?110233)A/D转换器的分辨率A/D转换器的分辨率用输出二进制数的位数表示,位数越多,误差越小,转换精度越高。
举例9:输入模拟电压的变化范围为0~5V,输出8位二进制数可以分辨的最小模拟电压为5V×2-8=20mV;而输出12位二进制数可以分辨的最小模拟电压为5V×2-12≈1.22mV。
10.常用组合和时序逻辑部件的作用和特点
组合逻辑部件:编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、半加器、全加器。 时序逻辑部件:计数器、寄存器。
要求:掌握编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、半加器、全加器、计数器、寄存器的定义,功能和特点。
举例10:能对两个1位二进制数进行相加而求得和及进位的逻辑电路称为半加器。
二、典型题型总结及要求
(一)分析题型 1.组合逻辑电路分析:
分析思路:
①由逻辑图写出输出逻辑表达式; ② 将逻辑表达式化简为最简与或表达式; ③由最简与或表达式列出真值表; ④分析真值表,说明电路逻辑功能。
要求:熟练掌握由门电路和组合逻辑器件74LS138、74LS153、74LS151构成的各种组合逻辑电路的分析。
举例11:分析如图逻辑电路的逻辑功能。
解:
①由逻辑图写出输出逻辑表达式
Y?Y1Y2Y3?AB BC AC②将逻辑表达式化简为最简与或表达式
Y?AB?BC?CA
③由最简与或表达式列出真值表 ④分析真值表,说明电路逻辑功能
当输入A、B、C中有2个或3个为1时,输出Y为1,否则输出Y为0。所以这个电路实际上是一种3人表决用的组合逻辑电路:只要有2票或3票同意,表决就通过。
2.时序逻辑电路分析:
分析思路:
① 由电路图写出时钟方程、驱动方程和输出方程; ② 将驱动方程代入触发器的特征方程,确定电路状态方程; ③分析计算状态方程,列出电路状态表; ④由电路状态表画出状态图或时序图; ⑤分析状态图或时序图,说明电路逻辑功能。
要求:熟练掌握同步时序电路,比如同步加法计数器、减法计数器、环形计数器、扭环形计数器的分析。
举例12:如图所示时序逻辑电路,试分析它的逻辑功能,验证是否能自启动,并画出状态转换图和时序图。 解:
时钟方程为:CP0=CP1=CP 激励方程为:
n??J0?Q1???K0?1?J1?Q0n ?K?1?1将激励方程代入J-K-FF的特性方程可得状态方程为
?Q0n?1?J0Q0n?KQ0n?Q0nQ0n ?n?1nnnn?Q1?J1Q1?KQ1?Q0Q1由状态方程做出状态转换表为:
n Q1nQ0Q1n?1 0 1 0 0 n?1 Q00 0 0 1 1 0 1 1
1 0 0 0 则状态转换图和时序图为:
可见电路具有自启动特性,这是一个三进制计数器。
(二)设计题型 1.组合逻辑电路设计:
设计思路:
① 由电路功能描述列出真值表; ② 由真值表写出逻辑表达式或卡若图;
③将表达式化简为最简与或表达式; ④实现逻辑变换,画出逻辑电路图。
要求:熟练掌握用常用门电路和组合逻辑器件74LS138、74LS153、74LS151设计实现各种组合逻辑电路。
举例13:某汽车驾驶员培训班进行结业考试,有三名评判员,其中A为主评判员,B和C为副评判员,在评判时按照服从多数原则通过,但主评判员认为合格也通过,试用与非门实现该逻辑电路。(或用74138、74151、74153实现) 解:由题意可作出真值表为:用卡诺图化简为
A B C 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 Y 0 0 0 1 1 1 1 1 则输出逻辑表达式为Y?A?BC?ABC 用与非门实现逻辑电路图为:
2.时序逻辑电路设计:
设计思路: