数字电子技术(机械类)chapt06.ppt

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1、半导体存储器半导体存储器555定时器及其应用定时器及其应用半导体存储器及其应用半导体存储器及其应用数模数模/模数转换模数转换电压比较器电压比较器C C1 1、C C2 2集电极开路放电三极管集电极开路放电三极管555定时器及其应用定时器及其应用一、一、555定时器的结构及工作原理定时器的结构及工作原理1、555定时器的电路结构基本基本RSRS触发器触发器分压器分压器555定时器及其应用（1）GND VI2 VO RDVCC VO VI2 VCO555定时器及其应用（2）2 2、工作原理（、工作原理（CB555CB555定时器的功能表）定时器的功能表）输入输入输出输出vI1vI2vOTD状态状态

2、0 0 导通导通1 VR1 VR2 0 导通导通1 VR2 1 截止截止1 VR2 保持保持 保持保持 555定时器及其应用（3）555定时器及其应用（4）VCOVI1VOVI2555VO+Vi-+Vo-2、工作原理、工作原理1）VI从从0逐渐升高的过程：逐渐升高的过程：当当Vi=0时，故时，故VO=VCC；当当 VR2 Vi VR1 后后，故故VO=0。因因此，此，VT+=VR1二、二、用用555定时器接成的施密特触发器定时器接成的施密特触发器1、电路联接、电路联接555定时器及其应用（5）VCOVI1 VOVI2 555 VO+Vi-+Vo-2）VI从从VCC逐渐降低的过程：逐渐降低的过程

3、：当当Vi=VCC时，故时，故vO=0V；当当 VR2 Vi VR1 时，故时，故VO保持不变；保持不变；当当Vi VR2 后后，故故VO=VCC。因因此此，VT-=VR23、电压传输特性、电压传输特性ViVoVCCVT-VT+4、参数计算、参数计算 VT-=VR2 VT+=VR1VT=VT+VT-555定时器及其应用（6）三、用三、用555定时器接成的单稳态触发器定时器接成的单稳态触发器1、单稳态触发器的工作特点、单稳态触发器的工作特点1)它有它有稳态稳态和和暂稳态暂稳态两个不同的工作状态；两个不同的工作状态；2)在在外外界界触触发发脉脉冲冲作作用用下下，能能从从稳稳态态翻翻转转到到暂暂稳稳

4、态态，在在暂暂 稳态维持一段时间以后，再自动返回稳态；稳态维持一段时间以后，再自动返回稳态；3)暂暂稳稳态态维维持持时时间间的的长长短短取取决决于于电电路路本本身身的的参参数数，与与触触发发脉冲的宽度和幅度无关。脉冲的宽度和幅度无关。由于具备这些特点单稳态触发器被广泛应用于脉冲整形、由于具备这些特点单稳态触发器被广泛应用于脉冲整形、延时延时(产生滞后于触发脉冲的输出脉冲产生滞后于触发脉冲的输出脉冲)以及定时以及定时(产生固定产生固定时间宽度的脉冲信号时间宽度的脉冲信号)等。等。555定时器及其应用（7）555定时器及其应用（8）3、工作原理、工作原理1）稳稳态态时时Vi=1，Vo=0，TD导导

5、通，通，Vi2=02）当当Vi突突变变为为 0时时，VO突突变变为为 1，TD截截止止，电电容容C充充电电，Vi1增增加加为为VR1时时（之之前前Vi变变回回1），Vo=0；3）Vo=0 时时，TD导导通通，电电容容C放放电电，Vi1减减小小到到0时时，电电路路进进入稳态。入稳态。VCOVI1VOVI2555VO+Vi-+Vo-VccRC2、电路联接、电路联接555定时器及其应用（9）ViVoVcVR1TW4、工作波形、工作波形555定时器及其应用（9）多多谐谐振振荡荡器器是是一一种种自自激激振振荡荡器器，在在接接通通电电源源以以后后，不不需需要要外外加加触触发发信信号号能自动地产生矩形脉冲。

6、能自动地产生矩形脉冲。VCOVI1VOVI2555VO+Vo-VccCR1R2四、用四、用555定时器接成的多谐振荡器定时器接成的多谐振荡器电路的振荡周期为电路的振荡周期为 占空比为占空比为 555定时器及其应用（10）半导体存储器概述半导体存储器概述(1)一、存储器的构造特点：一、存储器的构造特点：1、数目庞大与管脚有限、数目庞大与管脚有限2、分组技术、分组技术3、地址译码技术、地址译码技术4、共享通道技术、共享通道技术从存、取功能上分从存、取功能上分只读存储器只读存储器(ROM)随机存储器随机存储器(RAM)SRAMDRAM二、存储器的分类二、存储器的分类从制造工艺上分从制造工艺上分双极型

7、双极型MOS型型UVEPROME2PROM快闪存储器快闪存储器（FLASH）掩模掩模ROMPROM EPROM半导体存储器半导体存储器概述概述(2)三、存储器的主要技术指标：三、存储器的主要技术指标：1、存储容量：用、存储容量：用Bit表示表示 2、存储时间：用读（写）周期表示、存储时间：用读（写）周期表示 3、单个存储单元的容量、单个存储单元的容量 4、工作电压、工作电压 5、访问方式、访问方式半导体存储器概述半导体存储器概述(3)只读存储器（只读存储器（ROM）(1)一、掩模只读存储器一、掩模只读存储器1、ROM的电路结构的电路结构ROM的的电电路路结结构构包包含含存存储储矩矩阵阵、地地址

8、址译译码码器器和和输输出缓冲器出缓冲器三个组成部分三个组成部分2、ROM电路的工作原理电路的工作原理只读存储器只读存储器（ROM）(2)二、二、可编程只读存储器可编程只读存储器(PROM)PROM)只读存储器只读存储器（ROM）(3)只读存储器只读存储器（ROM）(4)三、可擦除的可编三、可擦除的可编ROM(EPROM)ROM(EPROM)1 1、UVEPROMUVEPROM只读存储器只读存储器（ROM）(5)2 2、E E2 2PROMPROM只读存储器只读存储器（ROM）(6)3、快闪存储器、快闪存储器快闪存储器既吸收了EPROM结构简单、编程可靠的优点，又保留了E2PROM用隧道效应檫除

9、的快捷特性，而且集成度可以做得很高。只读存储器只读存储器（ROM）(7)随机存取器随机存取器(1)一、一、静态随机存储器静态随机存储器(SRAM)1、SRAM的结构和工作原理的结构和工作原理SRAM电电路路通通常常由由存存储储矩矩阵阵、地地址址译译码码器器和和读读写写控控制制电路电路三部分组成三部分组成。随机存取器随机存取器(2)（六（六管管NMOS静态存储单元）静态存储单元）2、SRAM的静态存储单元的静态存储单元随机存取器随机存取器(3)二、动态随机存储器二、动态随机存储器(DRAM)1、DRAM的动态存储单元的特点的动态存储单元的特点1）利用利用MOS管栅极电容存储电荷管栅极电容存储电荷

10、2 2）栅极电容的容量很小）栅极电容的容量很小(通常仅为几皮法通常仅为几皮法)，漏电流又不可能绝对等于零，所，漏电流又不可能绝对等于零，所以电荷保存的时间有限以电荷保存的时间有限3 3）为了及时补充漏掉的电荷以避免存储的信号丢失，必须定时地给栅极电容）为了及时补充漏掉的电荷以避免存储的信号丢失，必须定时地给栅极电容补充电荷补充电荷-刷新或再生刷新或再生。随机存取器随机存取器(4)随机存取器随机存取器(5)存储器的应用存储器的应用(5)实用存储器芯片实用存储器芯片1、EPROM27162、EEPROM2864存储器的应用存储器的应用(6)3、SRAM6116存储器的应用存储器的应用(7)存储器的

11、应用存储器的应用(1)一、思路：一、思路：1、存存储储器器的的译译码码器器输输出出包包含含了了输输入入地地址址变变量量全全部的最小项；部的最小项；2、存储器数据输出又都是若干个最小项之和；、存储器数据输出又都是若干个最小项之和；3、而而任任何何的的组组合合逻逻辑辑函函数数可可用用输输入入逻逻辑辑变变量量的的最小项之和表示。最小项之和表示。二、推论二、推论 n位位输输入入地地址址、m位位数数据据输输出出的的存存储储器器可可以以设设计计一一组组(最最多多为为m个个)任任何何形形式式的的n输入逻辑变量组合逻辑函数输入逻辑变量组合逻辑函数三、方法：三、方法：只要根据函数的形式向存储器写入相应只要根据函

12、数的形式向存储器写入相应的数据即可。的数据即可。存储器的应用存储器的应用(2)四、步骤四、步骤：1、根根据据输输入入变变量量数数和和输输出出端端个个数数确确定定存存储储器器的的类型；类型；2、将将函函数数化化为为最最小小项项之之和和的的形形式式（列列出出函函数数的的真值表）；真值表）；3、列出函数的数据表；、列出函数的数据表；4、画出相应的电路的结点图（编程写入数据）画出相应的电路的结点图（编程写入数据）存储器的应用存储器的应用(3)1、作函数运算表电路（、作函数运算表电路（Y=X2）2、实现组合逻辑函数实现组合逻辑函数3、用、用ROM设计一个设计一个8段字符显示的译码器段字符显示的译码器4、

13、数字波形发生数据存储器（自学）数字波形发生数据存储器（自学）举例举例存储器的应用存储器的应用(4)1.求出对应结果用二进制表示，如：求出对应结果用二进制表示，如：2 2 4 （0010）20100 3 2 9 （0011）210012.地址为地址为X，存储的内容为存储的内容为Y作函数运算表电路（作函数运算表电路（Y=X2）1.将将逻辑函数式变换为最小项之和的形式；逻辑函数式变换为最小项之和的形式；2.逻辑函数式的变量作为地址；逻辑函数式的变量作为地址；3.结果作为存储的内容。结果作为存储的内容。例：例：Y0=F(A,B,C,D)Y1=F(A,B,C,D)Y2=F(A,B,C,D)Y3=F(A,

14、B,C,D)实现任意组合逻辑函数实现任意组合逻辑函数1、8段字符显示器段字符显示器1）发光二极管（）发光二极管（LED）abcdefgD.P若干常用的组合逻辑电路(16)8段字符显示的译码器段字符显示的译码器共阴极驱动：共阴极驱动：a b c d e f g dp0Ra1若干常用的组合逻辑电路(17)共阳极驱动：共阳极驱动：0 a b c d e f g dp+5VRRa+5V1若干常用的组合逻辑电路(18)abcdefg2、BCD七段显示译码器七段显示译码器BCD七七段段显显示示译译码码器器A3A1A2A0abcdefg0000000100100011若干常用的组合逻辑电路(20)输输 入入

15、 输输 出出存储值存储值A3 A2 A1 A0DP Ya Yb Yc Yd Ye Yf Yg 16进制进制0000000100100011010001010110011110001001011111100011000001101101011110010011001101011011000111110111000001111111011100117E306D79335B1F707F73BCD七段显示译码器七段显示译码器真值表真值表若干常用的组合逻辑电路(21)存储器的应用存储器的应用 存储器容量的扩展存储器的容量：字数存储器的容量：字数位数位数 位位扩扩展展（即即字字长长扩扩展展）：将将多多片片

16、存存储储器器经经适适当当的连接，组成位数增多、字数不变的存储器。的连接，组成位数增多、字数不变的存储器。方法：用同一地址信号控制方法：用同一地址信号控制 n个相同字数的个相同字数的RAM。例：将2561的RAM扩展为 2568的RAM。将8块2561的RAM的所有地址线和CS（片选线）分别对应并接在一起，而每一片的位输出作为整个RAM输出的一位。2568RAM需2561RAM的芯片数为：图8-10 RAM位扩展 将将2562561 1的的RAMRAM扩展为扩展为2562568 8的的RAMRAM 字扩展将多片存储器经适当的连接，组成字数更多，而位数不变的存储器。例：由10248的 RAM扩展为

17、40968的RAM。共需四片10248的RAM芯片。10248的 RAM有10根地址输入线A9A0。40968的RAM有12根地址输入线A11A0。选用2线-4线译码器，将输入接高位地址A11、A10，输出分别控制四片RAM的片选端。由由10248的的 RAM扩展为扩展为40968的的RAM(3)字位扩展例：将10244的RAM扩展为20488 RAM。位扩展需2片芯片，字扩展需2片芯片，共需4片芯片。字扩展只增加一条地址输入线A10，可用一反相器便能实现对两片RAM片选端的控制。字扩展是对存储器输入端口的扩展，位扩展是对存储器输出端口的扩展。将10244的RAM扩展为20488 RAM存储器

18、的应用存储器的应用 2EPROM的应用 程序存储器、码制转换、字符发生器、波形发生器等。例：八种波形发生器电路。将一个周期的三角波等分为256份，取得每一点的函数值并按八位二进制进行编码，产生256字节的数据。用同样的方法还可得到锯齿波、正弦波、阶梯波等不同的八种波形的数据，并将这八组数据共2048个字节写入2716当中。波形选择开关256进制计数器存八种波形的数据经8位DAC转换成模拟电压。S S3 3 S S2 2 S S1 1波波 形形A A1010 A A9 9 A A8 8 A A7 7 A A6 6 A A5 5 A A4 4 A A3 3 A A2 2 A A1 1 A A0 0

19、0 0 00 0 0正弦波正弦波000000H H0FFH0FFH0 0 10 0 1锯齿波锯齿波100100H H1FFH1FFH0 1 00 1 0三角波三角波200200H H2FFH2FFH1 1 11 1 1阶梯波阶梯波700700H H7FFH7FFHS1、S2和S3：波形选择开关。两个16进制计数器在CP脉冲的作用下，从00HFFH不断作周期性的计数，则相应波形的编码数据便依次出现在数据线D0D7上，经D/A转换后便可在输出端得到相应波形的模拟电压输出波形。下面以三角波为例说明其实现方法。三角波如所示，在图中取256256个值来代表波形的变化情况。在水平方向的257257个点顺序

20、取值，按照二进制送入EPROM2716EPROM2716（2K2K8 8位）的地址端A A0 0A A7 7，地址译码器的输出为256256个（最末一位既是此周期的结束，又是下一周期的开始）。由于27162716是8 8位的，所以要将垂直方向的取值转换成8 8位二进制数。将这255255个二进制数通过用户编程的方法，写入对应的存储单元，如表所示。将27162716的高三位地址A A1010A A9 9A A8 8取为0 0，则该三角波占用的地址空间为000000H H0FFH0FFH，共256256个。由美国Dallas半导体公司推出，为封装一体化的电池后备供电的静态读写存储器。它以高容量长寿

21、命锂电池为后备电源，在低功耗的SRAM芯片上加上可靠的数据保护电路所构成。其性能和使用方法与SRAM一样，在断电情况下，所存储的信息可保存10年。其缺点主要是体积稍大，价格较高。此外，还有一种nvSRAM，不需电池作后备电源，它的非易失性是由其内部机理决定的。铁电存储器非易失性静态读写存储器NVSRAM 串行存储器是为适应某些设备对元器件的低功耗和小型化的要求而设计的。主要特点：所存储的数据是按一定顺序串行写入和读出的，故对每个存储单元的访问与它在存储器中的位置有关。串行存储器多端口存储器MPRAM多端口存储器是为适应更复杂的信息处理需要而设计的一种在多处理机应用系统中使用的存储器。特点：有多

22、套独立的地址机构(即多个端口)，共享存储单元的数据。多端口RAM一般可分为双端口SRAM、VRAM、FIFO、MPRAM等几类。类型容量SRAMEPROMEEPROMFLASHNVSRAM双口RAM2K8611627162816DS1213B7132/71364K82732DS1213B8K8626427642864DS1213B16K82712832K862256272562825628F256DS1213D64K8275122851228F512128K8628128270102801028F010DS1213D256K8628256270202802028F020512K86285122

23、70402804028F040DS16501M86281000270802808028F080常用存储器列表常用存储器列表A/D D/A概述概述(1)一一、A/D转换转换把把模模拟拟信信号号转转换换为为数数字字信信号号的的称称为为模模-数数转转换换，简简称称为为A/D转换。转换。把实现把实现A/D转换的电路称为转换的电路称为A/D转换器，简称为转换器，简称为ADC。二、二、D/A转换转换 把把数数字字信信号号转转换换为为模模拟拟信信号号的的称称为为数数-模模转转换换，简简称称为为D/A转换。转换。把实现把实现D/A转换的电路称为转换的电路称为D/A转换器，简称为转换器，简称为DAC。A/D D

24、/A概述概述(2)拾拾音音器器放放大大器器扬扬声声器器功率功率放大放大器器滤滤波波器器ADC滤滤波波器器计计算算机机系系统统D A C三、三、A/D、D/A的典型应用的典型应用四、四、ADC和和DAC的两个性能指标的两个性能指标1、转换速度、转换速度 2、转换精度、转换精度五、五、ADCADC和和DACDAC的分类的分类1 1、DACDAC的分类：的分类：权电阻网络权电阻网络D/AD/A转换器转换器倒梯形电阻网络倒梯形电阻网络D/AD/A转换器转换器权电流型权电流型D/AD/A转换器转换器权电容网络权电容网络D/AD/A转换器转换器开关树形开关树形D/AD/A转换器转换器2 2、ADCADC的

25、分类：的分类：直接直接A/DA/D转换器转换器 间接间接A/DA/D转换器转换器A/D D/A概述概述(3)d0d1d2d3四四位位DAC+Vo-VREF输入数字量输入数字量输出电压输出电压参考电压（基准电压）参考电压（基准电压）一、原理图一、原理图D/A转换转换(1)二、二、权电阻网络权电阻网络DACDACD/A转换(2)D/A转换(3)dn-1d0d1n位位DAC+Vo-VREFD/A转换(4)三、三、倒梯形电阻网络倒梯形电阻网络DACDAC1 1、电路构成电路构成D/A转换(5)2 2、电电路特点路特点：1 1）倒倒梯梯形形电电阻阻网网络络中中只只有有R R和和2 2R R两两种种阻阻值

26、值的的电电阻阻，这给这给集成集成电电路的路的设计设计和制作和制作带带来很大的方便。来很大的方便。2 2）当输入数字信号的任何以为是当输入数字信号的任何以为是1的时候，对应开的时候，对应开关便将关便将2R电阻接到运放反向输入端，而当其为电阻接到运放反向输入端，而当其为0时，时，便将便将2R电阻接地；求和放大器反向输入端的电位电阻接地；求和放大器反向输入端的电位始终接近于始终接近于0，所以无论开关合到哪一边，流过每，所以无论开关合到哪一边，流过每个支路的电流始终不变。个支路的电流始终不变。D/A转换(6)3 3、倒倒 梯梯 形形 电电 阻阻 网网 络络 集集 成成 D/AD/A转转 换换 器器CB

27、7520(AD7520)CB7520(AD7520)为为1010位的位的输输入入CMOSCMOS集成电路集成电路D/A转换(7)四、四、具有双极性具有双极性输输出的出的D/AD/A转换转换器器 只要在求和放大器的只要在求和放大器的输输入端接入一个偏移入端接入一个偏移电电流，流，使使输输入最高位入最高位为为1 1而其他各位而其他各位输输入入为为0 0时时的的输输出出V V0 0=0=0，同同时时将将输输入的符号位反相后接到一般的入的符号位反相后接到一般的D/AD/A转换转换器的器的输输入，就得到了双极入，就得到了双极性性输输出的出的D/AD/A转换转换器。器。D/A转换(8)D/A转换(9)D2

28、D1D0D2D1D0VO100000-4101001-3110010-2111011-10001000001101101011020111113D/A转换(10)五、五、DACDAC的转换精度和转换速度的转换精度和转换速度1 1、DACDAC的转换精度的转换精度 1 1）分分辨辨率率是是用用以以说说明明DACDAC在在理理论论上上可可达达到到的的精精度度。其其定定义义是是电电路路所所能能分分辨辨的的最最小小输输出出电电压压LSBLSB与与最最大大输输出出电电压压之比之比FSBFSB，即：即：分辨率分辨率=FSB/LSB=1/(2FSB/LSB=1/(2n n-1)-1)上上式式说说明明输输入入

29、数数字字的的位位数数n n越越多多，分分辨辨率率越越小小，分分辨辨能能力力越高。越高。D/A转换(11)2 2）转转换换误误差差是是用用以以说说明明DACDAC转转换换器器实实际际上上所所能能达达到到的的转转换换精精度度，可可用用输输出出电电压压满满刻刻度度值值的的百百分分数数来来表表示示，也也可以用可以用LSBLSB的倍数来表示。的倍数来表示。转换误差又分静态误差和动态误差。转换误差又分静态误差和动态误差。产产生生静静态态误误差差的的原原因因是是基基准准电电源源V VREFREF得得不不稳稳定定、运运放放的的零零点点漂漂移移、模模拟拟开开关关导导通通时时的的内内阻阻和和压压降降级级电电阻阻网

30、网络络种种阻阻值的偏差等；值的偏差等；动动态态误误差差则则是是在在转转换换的的动动态态过过程程中中所所附附加加的的误误差差，它它是是由分布电容和分布电感引起的。由分布电容和分布电感引起的。D/A转换(12)2 2、DACDAC的转换速度有两种衡量方法的转换速度有两种衡量方法 1 1）建建立立时时间间t tsetset是是在在输输入入数数字字量量各各位位由由全全0 0变变为为全全1 1或或由由全全1 1变变为为全全0 0时时，输输出出电电压压达达到到某某一一规规定定值值（例例如如取取1/21/2LSBLSB或满刻度值的或满刻度值的0.01%0.01%）所需要的时间。）所需要的时间。目目前前，在在

31、某某些些集集成成D/AD/A转转换换器器中中，t tsetset0.1s;0.1s;在在内内部部包包含含有有基基准准电电源源和和求求和和运运算算放放大大器器的的集集成成D/AD/A转转换换器器中中，最最短短的的建建立立时时间间可可以以达达到到1.51.5ss。建建立立时时间间是是最最常常用用的的衡衡量方法。量方法。2 2）转转换换速速率率SR是是在在大大信信号号工工作作时时，即即输输入入数数字字量量各各位位由由全全0 0变为全变为全1 1或由全或由全1 1变为全变为全0 0时，输出电压的变化率。时，输出电压的变化率。D/A转换(13)一、一、A/DA/D转换的一般过程：转换的一般过程：ADC+

32、VID0Dn-1采样采样保持保持量化量化编码编码A/D转换器转换器(1)fsfi(max)采样频率采样频率:每秒钟采样的次每秒钟采样的次数数输入信号输入信号Vi的最高频率的最高频率分量的频率分量的频率VitVsA/D转换器(2)二、香农采样定理二、香农采样定理为了保证采样信号为了保证采样信号Vs能正确地表示模拟输入信能正确地表示模拟输入信号号Vi，必须满足必须满足三、量化与编码三、量化与编码量化：把采样电压表示为最小量化单位（量化：把采样电压表示为最小量化单位（)的的 整数倍的过程整数倍的过程即即:Vs/,余数即为量化误差余数即为量化误差编码编码:把量化的结果把量化的结果(的整数倍的整数倍)用

33、二进用二进制代码表示制代码表示,这些代码就是这些代码就是A/D转换的结果转换的结果A/D转换器(3)例例:试用三位二进制代码对试用三位二进制代码对01V的电压进行的电压进行 量化与编码量化与编码(取取=1/8V)01/8V7/8V2/8V3/8V4/8V5/8V6/8V1V0 0001 0012 0103 0114 1005 1016 1017 110 Vi 量化结果量化结果 编码结果编码结果A/D转换器(4)如果如果取取=2/15V,量化误差为量化误差为1/15V01/15V13/15V3/15V5/15V7/15V9/15V11/15V1V0 0001 0012 0103 0114 100

34、5 1016 1017 110 Vi 量化结果量化结果 编码结果编码结果A/D转换器(5)四、采样四、采样保持电路保持电路A/D转换器(6)六、六、直接直接ADCADC1、并联比较型、并联比较型ADC电压比较器状态寄存器编码器代码转换器输出锁存器+ViA/D转换器(7)2、计数型、计数型ADCDAC计数器输出寄存器脉冲源+-C&VLVsVoVBCPA/D转换器(8)3、逐次渐近型、逐次渐近型ADCDAC逐次渐近寄存器逐次渐近寄存器输出寄存器脉冲源+-CVLVsVoVBCP控制逻辑控制逻辑A/D转换器(9)基本原理：对输入模拟电压uI和基准电压-UREF分别进行积分，将输入电压平均值变换成与之成

35、正比的时间间隔T2，然后在这个时间间隔里对固定频率的时钟脉冲计数，计数结果N就是正比于输入模拟信号的数字量信号。七七、间接、间接ADC1、双积分型、双积分型ADCA/D转换器(10)积分电路过零电压比较器控制逻辑计数器时钟脉冲源Vs-VREFVLCPS1S1S0积分器：Qn=0，对被测电压uI进行积分；Qn=1，对基准电压-UREF进行积分。检零比较器C：当uO0时，uC0；当uO0时，uC1。计数器：为n1位异步二进制计数器。第一次计数，是从0开始直到2n对CP脉冲计数，形成固定时间T12nTc（Tc为CP脉冲的周期），T1时间到时Qn1，使S1从A点转接到B点。第二次计数，是将时间间隔T2

36、变成脉冲个数N保存下来。时钟脉冲控制门G1：当uC=1时，门G1打开，CP脉冲通过门G1加到计数器输入端。积分器：积分器：Qn=0，对被测电压对被测电压uI进行积分；进行积分；Qn=1，对基准电压对基准电压-UREF进行积分。进行积分。检零比较器检零比较器C：当当uO0时，时，uC0；当当uO0时，时，uC1。计数器：为计数器：为n1位异步二进制计数器。第一位异步二进制计数器。第一次计数，是从次计数，是从0开始直到开始直到2n对对CP脉冲计数，形成固脉冲计数，形成固定时间定时间T12nTc（Tc为为CP脉冲的周期），脉冲的周期），T1时间到时间到时时Qn1，使使S1从从A点转接到点转接到B点。

37、第二次计数，是点。第二次计数，是将时间间隔将时间间隔T2变成脉冲个数变成脉冲个数N保存下来。保存下来。时钟脉冲控制门时钟脉冲控制门G1：当当uC=1时，门时，门G1打开，打开，CP脉冲通过门脉冲通过门G1加到计数器输入端。加到计数器输入端。电路组成电路组成（2）工作原理）工作原理先定时（T1）对uI正向积分，得到Up，UpuI；再对UREF积分，积分器的输出将从Up线性上升到零。这段积分时间是T2，T2UpuI；在T2期间内计数器对时钟脉冲CP计得的个数为N，NT2UpuI。由于这种转换需要两次积分才能实现，因此称该电路为双积分型ADC。工作过程：工作过程：准备阶段：转换控制信号CR0，将计数

38、器清0，并通过G2接通开关S2，使电容C放电；同时，Qn0使S1接通A点。采采样样阶阶段段：当t0时，CR变为高电平，开关S2断开，积分器从0开始对uI积分，积分器的输出电压从0V开始下降，即 与此同时，由于uO0，故uC1，G1被打开，CP脉冲通过G1加到FF0上，计数器从0开始计数。直到当tt1时，FF0FFn-1都翻转为0态，而Qn翻转为1态，将S1由A点转接到B点，采样阶段到此结束。若CP脉冲的周期为Tc，则T12nTc。设UI为输入电压在T1时间间隔内的平均值，则第一次积分结束时积分器的输出电压为 比较阶段：在t=t1时刻，S1接通B点，-UREF加到积分器的输入端，积分器开始反向积

39、分，uO开始从Up点以固定的斜率回升，若以t1算作0时刻，此时有当tt2时，uO正好过零，uC翻转为0，G1关闭，计数器停止计数。在T2期间计数器所累计的CP脉冲的个数为N，且有T2NTC。若以t1算作0时刻，当tT2时，积分器的输出uO0，此时则有可见，T2UI。由于T T1 12 2n nTcTc，所以有结论：可见，NUIuI，实现了A/D转换，N为转换结果。第一，如果减小uI（即图7-12中的uI），则当tT1时，uOUp，显然UpUp，从而有T2T2；第二，T1的时间长度与uI的大小无关，均为2nTc；第三，第二次积分的斜率是固定的，与Up的大小无关。由于T2NTc，所以优点1：抗干扰

40、能力强。积分采样对交流噪声有很强的抑制能力；如果选择采样时间T1为20ms的整数倍时，则可有效地抑制工频干扰。缺点：转换速度较慢。完成一次A/D转换至少需要（T1T2）时间，每秒钟一般只能转换几次到十几次。因此它多用于精度要求高、抗干扰能力强而转换速度要求不高的场合。优点2：具有良好的稳定性，可实现高精度。由于在转换过程中通过两次积分把UI和UREF之比变成了两次计数值之比，故转换结果和精度与R、C无关。2、V-F变换型变换型ADCVCO&计数器寄存器VsVGV0A/D转换器(11)ADC的主要技术参数的主要技术参数分辨率 分辨率是指A/DA/D转换器输出数字量的最低位变化一个数码时，对应输入

41、模拟量的变化量。通常以ADCADC输出数字量的位数表示分辨率的高低，因为位数越多，量化单位就越小，对输入信号的分辨能力也就越高。例如，输入模拟电压满量程为1010V V，若用8 8位ADCADC转换时，其分辨率为1010V/2V/28 839mV39mV，1010位的ADCADC是9.769.76mVmV，而1212位的ADCADC为2.442.44mVmV。转换误差转换误差表示A/D转换器实际输出的数字量与理论上的输出数字量之间的差别。通常以输出误差的最大值形式给出。转换误差也叫相对精度或相对误差。转换误差常用最低有效位的倍数表示。例如某ADC的相对精度为(1/2)LSB，这说明理论上应输出的数字量与实际输出的数字量之间的误差不大于最低位为的一半。转换速度完成一次A/DA/D转换所需要的时间叫做转换时间，转换时间越短，则转换速度越快。双积分ADCADC的转换时间在几十毫秒至几百毫秒之间；逐次比较型ADCADC的转换时间大都在10105050s s之间；并行比较型ADCADC的转换时间可达1010nsns。