现代电子系统设计课件复习

1.什么是电子系统？电子系统分为模拟型、数字型及两者兼而有之的混合型三种，无论哪一种电子系统，它们都是能够完成某种任务的电子设备。一般的电子系统由输入、输出、信息处理三大局部组成，用来实现对信息的采集处理、变换与传输功能。逻辑表达式、真值表、卡诺图、状态图等MDS图〔1〕系统模型描述法：用逻辑图、状态图、流程图等来描述数字系统的方法。 ——该方法适用于相对简单的系统，这种系统的输入、输出变量以及系统的状态都比较少，所需要的存放器也比较少。〔2〕描述语言法：适用于当系统的输入、输出变量增多、状态很多时，该描述语言表达的算法称为系统的算法模型。2.描述数字系统的方法除“系统功能级〞外，不同层次上的设计描述和对象行为处理级存放器传输级逻辑级〔门级〕电路器件级〔晶体管级〕性能指标流程图算法存放器传输方程算法逻辑方程时序状态微分方程函数处理器控制器存储器、总线等ALU、数据选择器存放器、存储器等门触发器晶体管连线行为描述结构描述数据子系统主要完成数据的采集、存储、运算处理和传输；主要由存储器、运算器、数据选择器等部件组成。 数字子系统的设计依据——系统功能的算法。控制子系统是执行算法的核心，由一些组合逻辑电路和触发器等元件组成，是一个具有记忆能力的时序系统。 控制子系统的设计依据——系统功能及数据子系统的要求。2-5-3控制子系统的微程序设计就是把控制子系统中每一个状态要输出的控制信号以及该状态的转移去向按一定的格式编写成条文，称其为微指令，将它们保存在存储器中，例如ROM，EPROM等。运行时，按预定的要求逐条取出这些微指令，从而实现控制过程。ROMD触发器控制子系统的微程序设计适用于系统很复杂，系统的MDS图中的状态数目很多，输入、输出变量很多的情况。与用硬件方法实现控制器相比其优点：设计标准，易于模块化，便于二次集成，适用于任何算法，也便于修改，非常灵活；缺点：速度较慢，受ROM速度的约束。2.5.3.1微程序控制器典型结构

微地址产生器（组合电路）微地址寄存器CSAR控制存储器CS微指令寄存器MIR译码器微控制器条件外地址转移地址信息（激励函数）控制信号DONELOAD微控制信息（微命令段）微地址产生器微地址产生器产生下一条应执行的微指令。微控制器产生局部时钟，控制各存放器的操作，接收数据子系统的开启或终止信号。控制存储器存放微指令。微程序控制器主要由控制存储器CS、微地址产生器和控制器三大局部组成。在有的微指令中还有定时段，用以指示执行该条微指令所需的时间周期。在该条微指令操作完成以前，微地址的值不变。详见51页图2-53设计微程序控制器主要就是实现对微程序的控制及编写微指令两项工作。2.5.3.3微程序流的控制微程序流的执行方法可以有许多种，如顺序的、条件转移或无条件转移、循环或子程序调用等，因此控制方法也是多样的，这些方法集中到一点，即如何设计微程序控制器中的微地址产生器。微地址产生器如何根据当前的微指令及一些相应的条件来确定下一条微指令的地址。秒脉冲发生器用CD4060及32768晶振作为2Hz、4Hz、8Hz等时钟脉冲源时，典型接线方法如以下图，从计数器输出端可以得到多种32.678kHz的分频脉冲。集成运放的四个重要参数〔1〕增益带宽乘积GBWGBW=中频开环差模增益×上限截止频率根据运放的使用目的，在小信号状

态下和在大信号状态下，宽频带型

的定义是不同的。在小信号条件下使用的运放是用单

位增益带宽〔在开环状态下使其增

益下降到直流增益的0dB时所对应

的输入工作频率，用fT或GB表示〕

来定义的。在大信号条件下工作的运放是用最大输出带宽〔不失真的最大输出的频率〕、或增益带宽积GBW〔在开环增益下降至直流增益的－3dB时所对应的输入信号频率称为增益带宽，增益带宽与增益的乘积就称为增益带宽积〕。对于一个单极点放大器的频率特性而言，其GBW是一个常数。〔2〕摆率〔转换速率〕SR摆率是表示运放所允许的输出电压Vo对时间变化率的最大值。转换速率通常用单位V/μs来表示。通用型运放的转换速率规定在5V/μs以下，而转换速率在5V/μs以上者即为高性能运放。例有一个以F007接成的电压跟随器电路，集成运放F007的摆率SR＝0.5V/μs，请问当输入一个频率50kHz，幅度2V的正弦波，其输出失真吗？其不失真的最大输出电压多少？解：由摆率公式 正弦电压 可以推出

所以电压跟随器电路不失真的最大输出电压

可见，当输入一个频率50kHz，幅度2V的正弦波，其输出失真。〔3〕共模抑制比CMRR此指标的大小，表示了集成运放对共模信号〔通常是一种干扰信号〕的抑制能力。定义为开环差模增益Avd和开环共模增益Avc之比〔4〕最大差模输入电压VidM和最大共模输入电压VicMVidM是运放两输入端间所能承受的最大差模电压值。超过该值，输入级某一側的晶体管将出现反向击穿现象。VicM是两输入级能正常工作的情况下允许输入的最大共模信号。当共模输入电压超过此值时，集成运放便不能对差模信号进行放大。使用大功率三极管直流电机控制电路输入信号进行同步化的原因a.输入信号是非常短暂的异步信号，控制器很可能根本捕获不到此异步信号。b.有的异步信号的持续时间也许并不短暂，但输入信号总有一定的建立时间，系统应在该输入信号到达稳定后才动作。c.条件输出是某一状态与输入信号相与的结果，短暂的异步输入信号的条件输出可能只持续很短的时间，以至于受控器无法响应如此短暂的控制脉冲。解决方法：1.锁相环的根本组成锁相环的根本组成：由鉴相器PD、环路滤波器LF、压控振荡器VCO组成。参数计算〔1〕频段划分振荡频率范围为：0.5fo～1.12fo

计算而VCO的最高频率是16.384MHz，故VCO最高工作频率为：该工作频率下的最

小振荡频率为：VCO的最低频率是4MHz，故VCO最低工作频率为：该工作频率下的最高振荡频率为：可见：，所以需要两个压控振荡器，每个压控振荡器的外接电容值分别为：例：数字频率计的设计

设计要求：被测信号频率范围0.01Hz~200MHz被测信号电平范围0.1~3V显示4位数字显示单位：Hz、kHz、MHz能够正确显示小数点能够连续测试，电路自动清零，自动记忆测量结果，并不断重复测试过程量程转换用数字电路实现误差不大于1位数字输入阻抗大于1MΩ，输入电容小于10pF工作温度-20~+40℃，相对湿度小于90％6.1实用信号源的设计信号源是电子系统设计、测试、维修所必需的仪器。它的性能、指标、使用方法对于广阔电子线路工作者的工作有着重大影响。因此，本节重点要求大家掌握信号源的组成并能够自己设计一个高指标的信号源。频率预置与显示电路输出电路设计一个带能自启动的、具有正反转功能的三相六拍步进脉冲分配电路。使用jk触发器以硬件电路实现，写出设计过程，画出电路图。采用微程序法用直接寻址法进行设计，画出MDS图，列出微指令表并画出对应的电路图。采用微程序法用单测试双地址法进行设计，写出RTL算法，列出微指令表并画出对应的电路图。正转111→000→110→010→011→001→101→100→110反转111→000→110→100→101→001→011→010→110〔1〕列出状态转换表由于状态数为8，3位编码，需3个JK触发器，可以列出状态转换表如下：

〔2〕画出J、K的卡诺图并列出函数表达式〔3〕画出完整的逻辑电路图直接寻址法2.设定C为控制变量，当C=0时，电路按顺时针转动，当C=1时，电路按逆时针转动。以状态编码作为控制器三相输出，其MDS图如下：单测试双地址3.设定C为控制变量，当C=0时，电路按顺时针转动，当C=1时，电路按逆时针转动。通过RTL算法可以发现，对应每条语句的编码和对应输出的编码相一致，因此以状态编码作为控制器三相输出。RTL算法: Contrl:{inputs:Ctypeboolean; outputs:Q(3)typebit-vector; localobjects:M(8,6)typebit-vector-array,D(3)typebit-vector}init:D←0；start:Q←0∥→6;1:Q←1∥→3ifC/5;2:Q←2∥→6ifC/3;3:Q←3∥→2ifC/1;