数字电子技术教案之二十.docx

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数字电子技术教案之二十

7.5同步时序逻辑电路的设计

用SSI触发器

16进制以内

7.5.1同步时序逻辑电路的设计方法

设计关键：

设计步骤：

1．根据设计要求，设定状态，画出状态转换图。

2．状态化简

3．状态分配，列出状态转换编码表

4．选择触发器的类型，求出状态方程、驱动方程、输出方程

5．根据驱动方程和输出方程画逻辑图。

6．检查电路有无自启动能力

7.5.2同步时序逻辑电路的设计举例

[例7.5.1]试设计一个同步七进制加法计数器。

按设计步骤进行

[例7.5.2]设计一个脉冲序列为10100的序列脉冲发生器。

按设计步骤进行

思考：

若设计异步时序电路，与同步时序电路应有何不同？

.5同步时序逻辑电路的设计

设计：

根据给定逻辑功能的要求，设计出能满足要求的同步时序逻辑电路。

和分析正好相反，因此先回忆同步时序电路的分析，已经学习过的知识点就可以略讲，而强调与分析过程中不同的新知识。

用SSI触发器（用MSI器件实现的方法已经讲过了）

16进制以内（更大容量的计数器采用级联法实现）

7.5.1同步时序逻辑电路的设计方法

设计关键：

根据设计要求→确定状态转换的规律→求出各触发器的驱动方程。

设计步骤：

（先简单介绍，通过以下的举例后，再进行总结，特别再点出设计关键）

1．根据设计要求，设定状态，画出状态转换图。

2．状态化简

前提：

保证满足逻辑功能要求。

方法：

将等价状态（多余的重复状态）合并为一个状态。

3．状态分配，列出状态转换编码表

通常采用自然二进制数进行编码。

N为电路的状态数。

每个触发器表示一位二进制数，因此，触发器的数目n可按下式确定

（7.5.1）

4．画状态转换卡诺图，求出状态方程、输出方程

选择触发器的类型（一般可选JKF/F或DF/F，由于JK触发器使用比较灵活，因此，在设计中多选用JK触发器。

）

将状态方程和触发器的特性方程进行比较→驱动方程。

5．根据驱动方程和输出方程画逻辑图。

6．检查电路有无自启动能力。

如设计的电路存在无效状态时，应检查电路进入无效状态后，能否在时钟脉冲作用下自动返回有效状态工作。

如能回到有效状态，则电路有自启动能力；如不能，则需修改设计，使电路具有自启动能力。

7.5.2同步时序逻辑电路的设计举例

掌握一种方法，需要通过一定的举例、做练习。

因此本节内容的学习方法：

课堂上听懂方法、步骤、关键点，再通过一定量的课后作业巩固。

[例7.5.1]试设计一个同步七进制加法计数器。

解：

设计步骤

（1）根据设计要求，设定状态，画状态转换图。

七进制→7个状态→用S0，S1，…，S6表示

状态转换图如教材中图7.5.1所示。

（2）状态化简。

本例中7个状态都是有效状态。

3）状态分配，列状态转换编码表。

根据式，→N＝7，n＝3，即采用三个触发器。

选用三位自然二进制加法计数编码→列出状态转换编码表。

（4）选择触发器的类型，求出状态方程，驱动方程和输出方程。

根据状态转换编码表→图7.5.2所示的各触发器次态和输出函数的卡诺图。

得

（5）根据驱动方程和输出方程画逻辑图。

教材中图7.5.3所示。

（6）检查电路有无自启动能力。

电路有一个无效状态111，将该状态代入状态方程中得000。

这说明一旦电路进入无效状态时，只要再输入一个计数脉冲CP，电路便回到有效状态000。

因此，具有自启动能力。

[例7.5.2]设计一个脉冲序列为10100的序列脉冲发生器。

解：

设计步骤

（1）根据设计要求设定状态，画状态转换图。

由于串行输出Y的脉冲序列为10100，故电路应有5个状态，即N＝5，它们分别用S0，S1，…，S4表示。

输入第一个时钟脉冲CP时，状态由S0转到S1，输出Y＝1：

输入第二个CP时，状态由S1转为S2，输出Y＝0；其余依次类推。

画状态转换图，教材中图7.5.4所示。

（2）状态分配，列出状态转换编码表。

根据式可知，在N＝5时，n＝3，即采用三位二进制代码。

可列出表7.5.2所示的状态转换编码表。

（3）选择触发器类型，求输出方程、状态方程和驱动方程。

根据状态转换编码表→图7.5.5所示的各触发器次态和输出函数的卡诺图。

得

（4）根据驱动方程和输出方程画逻辑图。

如图7.5.6所示。

（5）检查电路有无自启动能力。

该电路的3个无效状态101、110、111代入状态方程中进行计算后获得的010、010、000都为有效状态，这说明一旦电路进入无效状态时，只要继续输入时钟脉冲CP，电路便可自动返回有效状态工作。

电路有自启动能力。

思考：

若设计异步时序电路，与同步时序电路应有何不同？

第8章数模和模数转换器

8.1概述

8.2D/A转换器

8.2.3R－2R倒T形电阻网络D/A转换器

一、R－2R倒T形电阻网络的特点及转换原理

二、求和运算放大器的输出电压

8.2.4电子模拟开关

8.2.5D/A转换器的主要参数

8.2.6集成D/A转换器CDA7524及应用

第8章数模和模数转换器

8.1概述

数模转换是将数字量转换为模拟电量（电流或电压），使输出的模拟电量与输入的数字量成正比。

实现这种转换功能的电路叫数模转换器（DAC）。

模数转换则是将模拟电量转换为数字量，使输出的数字量与输入的模拟电量成正比。

实现这种转换功能的电路称为模数转换器（ADC）。

8.2D/A转换器

8.2.3R－2R倒T形电阻网络D/A转换器

一、R－2R倒T形电阻网络的特点及转换原理

流入求和运算放大器的电流为：

这样就实现了数字量到模拟量的转换。

二、求和运算放大器的输出电压

倒T形电阻网络由于流过各支路的电流恒定不变，故在开关状态变化时，不需电流建立时间，所以该电路转换速度高，在数模转换器中被广泛采用。

8.2.5D/A转换器的主要参数

1．分辨率

分辨率是指D/A转换器模拟输出所能产生的最小电压变化量与满刻度输出电压之比。

对于一个n位的D/A转换器，分辨率可表示为

分辨率与D/A转换器的位数有关，位数越多，能够分辨的最小输出电压变化量就越小。

2．转换精度

转换精度是指D/A转换器实际输出的模拟电压与理论输出模拟电压的最大误差。

通常要求D/A转换器的误差小于ULSB/2。

3．转换时间

转换时间是指D/A转换器在输入数字信号开始转换，到输出的模拟电压达到稳定值所需的时间。

转换时间越小，工作速度就越高。

8.2.6集成D/A转换器CDA7524及应用

CDA7524是CMOS8位并行D/A转换器。

电源电压VDD可在+5～+15V之间选择。

具有电阻网络和电子模拟开关及数据锁存器，还有片选控制和数据输入控制端，便于和微处理器进行接口的D/A转换器，多用于微机控制系统中。

一、CDA7524的单极性输出应用

二、CDA7524的双极性输出应用