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大学 数字 逻辑 基础 管庶安 课件 ppt

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第7章 信号产生与变换 7.1 脉冲信号产生与变换 7.2 时钟信号电路 7.3 D/A转换 7.3 A/D转换 7.1 脉冲信号产生与变换 脉冲信号产生与变换电路的作用： 产生各种幅度和宽度的脉冲信号，对信号的波形进行变换和整形。 本节以集成定时器 NE555为例介绍。 7.1.1 NE555的电路结构与工作原理 电路结构图管脚图（3）基本RS触发器（ G1、G2） 由CMP1 、 CMP2 触发。 具有直接复位端 （4）输出缓冲器 （G3 ） 输出电流可达200mA。 （5）放电三极管 开关三极管。导通或截止。工作模式： 加在TH和 端的控制信号一般为模拟量，两个控制信号在各自的电压比较器中与参考电压比较，由比较结果驱动基本RS触发器翻转，触发器的状态由CO引脚输出。NE555功能表 1. 多谐振荡器功能：产生矩形波 7.1.2 NE555的应用2. 单稳态触发器 功能： 触发后转到高电平（暂态）； 经历一段时间，又回到低电平（稳态）。3. 施密特触发器 功能： 将变化的模拟电压ui变换为数字量。有两个状态：uo=0、 uo=1；有两个阈值电压U+ 、U ： 若当前uo=1，只有使 uiU+ ，才能使状态发生翻转，uo变为0； 若当前uo=0，只有使 uiU ，才能使状态发生翻转，uo变为1。 U+ U 称为回差，记为 U。 抗干扰能力 若ui在 U+ ， U 区间内波动，则状态维持现态不变。 7.2 时钟信号电路 时钟：数字系统中不可缺少的重要信号源。7.2.1 基本时钟信号产生电路 作用: 产生频率稳定、幅度足够的周期信号。常用石英晶体振荡器构成。 结构： G1、R：构成反相放大器； X、C1、C2：构成三点式谐振回路， X 等效为电感； G2：输出缓冲、隔离负载； 振荡原理：电容三点式振器。串联谐振频率fs与谐振频率fp 十分接近， 振荡频率fosc为： fsfoscfp特点： 电路简单、起振容易、频率稳定。7.2.2 时钟信号的变换 作用：对基本时钟信号作 频率变换 和 宽度变换。方式：使用数字电路进行 。（1）分频 降低频率 采用n进制计数器，可将频率降低n倍： 进位输出频率 = 输入频率/分频系数n 注意：当n不是2的幂时，输出波形不对称。例：得到1MHz的方波，方案如下：（2）多路节拍脉冲发生作用： 输入单个时钟clk，输出多路相位 相关的时钟。见右图。实现方案： 用计数器和译码器产生节 拍脉冲（见左下图）。 用位移寄存器产生节拍脉 冲（见右下图）。在移位之前，发送一个start负脉冲，将D0D3置为1000。 7.3 D/A转换 7.3.1 D/A转换的原理 作用： 把数字（Digital）量转换为模拟（Analog）量。 工作方式： （1）将待转换的数据（二进制数）写入锁存器； （2）由D/A转换电路将二进制数据转换为与之成正比的模拟量。 工作原理： T型电阻网络：对数据输入位的电压叠加； 若输入数据 Di = 0，对应的输入电压为0 ； 若输入数据 Di = 1，对应的输入电压为ER ； 运算放大器：对叠加后的电压反相放大： 结论：uo与十进制形式表示的输入数据成正比。 D/A转换器的主要性能参数 ： （1）分辨率 。 最小模拟输出量与最大模拟输出量之比 。 对n位D/A转换器：分辨率为 1/（2n-1）。 （2）建立时间。 从数字量加到D/A转换器的时刻起，到输出的模拟量达到稳