《数字电子技术基础》(第五版)教学课件_第十一章_数-模(DA)和模-数(AD)转换
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数字电子技术基础全套ppt课件
输出方程
Y ( A Q ( 1 Q 2 ) ( A Q 1 Q 2 ) ) A Q 1 Q 2 A Q 1 Q 2
③计算、 列状态转
换表
Y 输A 入Q 1 Q 2 现A Q 态1 Q 2
A Q2 Q1
次
Q2*
态
Q1*
00 0
01
00 1
10
01 0
11
QQ102*1*AQ01 1 Q1
双向移位寄存器
2片74LS194A接成8位双向移位寄存器
用双向移位寄存器74LS194组成节日彩灯控制电路
1k
LED 发光 二极管
Q=0时 LED亮
+5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
74LS194
S0
D1 D2 D3 DIL CLK +5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
二.一般掌握的内容：
（1）同步、异步的概念，电路现态、次态、有效 状态、无效状态、有效循环、无效循环、自启动的 概念，寄存的概念；
（2）同步时序逻辑电路设计方法。
6.1 概述
一、组合电路与时序电路的区别
1. 组合电路： 电路的输出只与电路的输入有关， 与电路的前一时刻的状态无关。
2. 时序电路：
电路在某一给定时刻的输出
1 0 Q2
0 1
0 1
10 1
00
11 0
01
11 1
10
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
Q Q2*1*D D21A Q1 Q1 Q2
YA Q 1 Q 2A Q 1 Q 2
转换条件
Y ( A Q ( 1 Q 2 ) ( A Q 1 Q 2 ) ) A Q 1 Q 2 A Q 1 Q 2
③计算、 列状态转
换表
Y 输A 入Q 1 Q 2 现A Q 态1 Q 2
A Q2 Q1
次
Q2*
态
Q1*
00 0
01
00 1
10
01 0
11
QQ102*1*AQ01 1 Q1
双向移位寄存器
2片74LS194A接成8位双向移位寄存器
用双向移位寄存器74LS194组成节日彩灯控制电路
1k
LED 发光 二极管
Q=0时 LED亮
+5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
74LS194
S0
D1 D2 D3 DIL CLK +5V
RD Q0 DIR D0
Q1
Q2
Q3 S1
二.一般掌握的内容：
（1）同步、异步的概念，电路现态、次态、有效 状态、无效状态、有效循环、无效循环、自启动的 概念，寄存的概念；
（2）同步时序逻辑电路设计方法。
6.1 概述
一、组合电路与时序电路的区别
1. 组合电路： 电路的输出只与电路的输入有关， 与电路的前一时刻的状态无关。
2. 时序电路：
电路在某一给定时刻的输出
1 0 Q2
0 1
0 1
10 1
00
11 0
01
11 1
10
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
Q Q2*1*D D21A Q1 Q1 Q2
YA Q 1 Q 2A Q 1 Q 2
转换条件
课件数字电技术基础第五版教学课件清华大学阎石王红.ppt
D Q Q*
0 0
1 1
0 1
0 1
0 0
1 1
2.特性方程 : Q* D
3.状态转换图
4.符号
。。。。
《数字电子技术基础》第五版
逻辑功能： 是 Q * 与输入及 Q 在CLK作用后稳态之间的关系 （RS, JK, D, T）
电路结构形式： 具有不同的动作特点（转换状态的动态过程） （同步，主从，边沿）
《数字电子技术基础》第五版
( 5 )有异步置1，置0端
二、动作特点 Q * 变化发生在 clk的上升沿（或下降沿） ， Q * 仅取决于上升沿到达时 输入的状态，而与此前 、后的状态无关
《数字电子技术基础》第五版
5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法
5.6.1 触发器按逻辑功能的分类 时钟控制的触发器中 由于输入方式不同（单端，双端输入）、次态（ Q * ）随输 入变化的规则不同
J K CLK
Q S 主 R Q’ 从
Q Q’
《数字电子技术基础》第五版
J Q S 主 R Q’ 从 Q
K
CLK
Q’ (1)若J 1, K 0则clk 1时，
Q* 1 “主”保持 , 1 * Q 0，“主” 1
Q* 1，“主” 0 * Q 0，“主”保持 0
1. 主从 SR 触发器 ( 1 )clk 1时，“主”按 S , R翻转，“从”保持 ( 2 )clk下降沿到达时，“主” 保持， “从”根据“主”的状 态翻转 所以每个 clk周期，输出状态只可能 改变一次
0
1
1 1
1 0
0
1*
1
1 1
1*
《数字电子技术基础》第五版
2. 主从 JK触发器 为解除约束 即使出现 S R 1的情况下， Q * 也是确定的
0 0
1 1
0 1
0 1
0 0
1 1
2.特性方程 : Q* D
3.状态转换图
4.符号
。。。。
《数字电子技术基础》第五版
逻辑功能： 是 Q * 与输入及 Q 在CLK作用后稳态之间的关系 （RS, JK, D, T）
电路结构形式： 具有不同的动作特点（转换状态的动态过程） （同步，主从，边沿）
《数字电子技术基础》第五版
( 5 )有异步置1，置0端
二、动作特点 Q * 变化发生在 clk的上升沿（或下降沿） ， Q * 仅取决于上升沿到达时 输入的状态，而与此前 、后的状态无关
《数字电子技术基础》第五版
5.6 触发器的逻辑功能及其描述方法
5.6.1 触发器按逻辑功能的分类 时钟控制的触发器中 由于输入方式不同（单端，双端输入）、次态（ Q * ）随输 入变化的规则不同
J K CLK
Q S 主 R Q’ 从
Q Q’
《数字电子技术基础》第五版
J Q S 主 R Q’ 从 Q
K
CLK
Q’ (1)若J 1, K 0则clk 1时，
Q* 1 “主”保持 , 1 * Q 0，“主” 1
Q* 1，“主” 0 * Q 0，“主”保持 0
1. 主从 SR 触发器 ( 1 )clk 1时，“主”按 S , R翻转，“从”保持 ( 2 )clk下降沿到达时，“主” 保持， “从”根据“主”的状 态翻转 所以每个 clk周期，输出状态只可能 改变一次
0
1
1 1
1 0
0
1*
1
1 1
1*
《数字电子技术基础》第五版
2. 主从 JK触发器 为解除约束 即使出现 S R 1的情况下， Q * 也是确定的
电子技术基础(模拟部分)第五版课件(全部)
值，k为正整数。
end
2.1 集成电路运算放大器
2.2 理想运算放大器
2.3 基本线性运放电路
2.4 同相输入和反相输入放大电 路的其他应用
§引 言
➢在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中元器 件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路， 称为集成电路。简单来说，集成电路是把元器件和 连接导线全部制作在一小块硅片上而成的电路。
• 电容利用PN结结电容，一般不超过几十pF。需要大 电容时，通常在集成电路外部连接。不能制电感，级 与级之间用直接耦合；
• 二极管用三极管的发射结代。比如由NPN型三极管 短路其中一个PN结构成。
运算放大器外形图
2.1 集成电路运算放大器
1. 集成电路运算放大器的内部组成单元
集成运算放大器是一种高电压增益，高输入电阻和 低输出电阻的多级直接耦合放大电路。
(+60μV,+12V)
Avo=2×105
解：取a点（+60μV,+12V）， b点（60μV,-12V），连接a、b两点得ab线 段，其斜率Avo=2×105, ∣vP-vN∣<60 μV时，电路工作在线性区； ∣vPvN∣>60 μV，则运放进入非线性区。 运放的电压传输特性如图所示。
(-60μV,-12V)
输入输出回路没有公共端
1.5 放大电路的主要性能指标
1. 输入电阻
Ri
vt it
1.5 放大电路的主要性能指标
2. 输出电阻
vt
R o
vs 0,RL
it
注意：输入、输出电阻为交流电阻
1.5 放大电路的主要性能指标
3. 增益
反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量
end
2.1 集成电路运算放大器
2.2 理想运算放大器
2.3 基本线性运放电路
2.4 同相输入和反相输入放大电 路的其他应用
§引 言
➢在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中元器 件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路， 称为集成电路。简单来说，集成电路是把元器件和 连接导线全部制作在一小块硅片上而成的电路。
• 电容利用PN结结电容，一般不超过几十pF。需要大 电容时，通常在集成电路外部连接。不能制电感，级 与级之间用直接耦合；
• 二极管用三极管的发射结代。比如由NPN型三极管 短路其中一个PN结构成。
运算放大器外形图
2.1 集成电路运算放大器
1. 集成电路运算放大器的内部组成单元
集成运算放大器是一种高电压增益，高输入电阻和 低输出电阻的多级直接耦合放大电路。
(+60μV,+12V)
Avo=2×105
解：取a点（+60μV,+12V）， b点（60μV,-12V），连接a、b两点得ab线 段，其斜率Avo=2×105, ∣vP-vN∣<60 μV时，电路工作在线性区； ∣vPvN∣>60 μV，则运放进入非线性区。 运放的电压传输特性如图所示。
(-60μV,-12V)
输入输出回路没有公共端
1.5 放大电路的主要性能指标
1. 输入电阻
Ri
vt it
1.5 放大电路的主要性能指标
2. 输出电阻
vt
R o
vs 0,RL
it
注意：输入、输出电阻为交流电阻
1.5 放大电路的主要性能指标
3. 增益
反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量
10AD转换器
uo (V)
d0 输入 d1 uo 或 io
…
dn－1
D/A
输出
7 6 5 4 3 2 1 0
D
000 001 010 011 100 101 110 111
uo Ku (dn 1 2n 1 dn 2 2n 2 d1 21 d0 20 )
《数字电子技术基本教程》
Vi n 2
量化误差 =
如：采样的电 压分别是7/8V （0.875）和 0.9V时，编码 都为111,但前者 无误差，后者 存在误差。
输入 信号 1V 7/8V
二进制 代表的模拟 代码 电压 111 110 7=7/8 （V）
输入 信号 1V
二进制 代表的模拟 代码 电压
111
7=14/15（V） 6=12/15（V） 5=10/15（V） 4= 8/15（V） 3= 6/15（V） 2= 4/15（V） 1= 2/15（V） 0 = 0 (V）
vo RF i
V R i REF (d3 23 d 2 22 d1 21 d 0 20 ) 2 24
缺点：电阻值分散，相差太大
《数字电子技术基本教程》
10.2.2 倒T型电阻网络DAC
电阻网络中的种类少 （仅R和2R两种）
R
不论模拟开关接到运算放大器的 反相输入端（虚地）还是接到地， 也就是不论输入数字信号是1还是0， 各支路的电流不变。
《数字电子技术基本教程》
DAC0832
特点 ① 8位DA转换器 ② COMS工艺 ③ 倒T型电阻网络 ④ 内部有2个数据寄存器 ⑤ 直通、单缓冲、双缓冲三种工作方式
《数字电子技术基本教程》
VCC(+5V) NC GND VEE Io D7 D6 D5 D4 1 2 3 4 5 6 7 8 引脚排列图 DAC0808 16 15 14 13 12 11 10 9 COP VREF(-) VREF(+ ) VCC D0 D1 D2 D3 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 2.4kΩ 5 13 6 7 8 DAC0808 9 10 11 12 3 14 15 2 4 16 Io RL +VREF(+5V) 2.4kΩ
数字电子技术基础第五版
(1000 1111 1010 1100 0110 )2
《数字电子技术基础》第五版
五、八进制数与二进制数的转换
例：将(011110.010111)2化为八进制
(011 110. 010 111 )2
(3 6 . 2 7)8
例：将(52.43)8化为二进制
(5
2 . 4
3)8
(101 010 . 100 011 )2
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》（第五版）教学课件
清华大学 阎石 王红
联系地址：清华大学 自动化系 邮政编码：100084 电子信箱：wang_hong@ 联系电话：(010)62792973
《数字电子技术基础》第五版
第一章
数制和码制
《数字电子技术基础》第五版
1 2 3 4 7
k n 2 n1 k n1 2 n 2 k1 2( k n 2 n 2 k n1 2 n3 k 2 ) k1
0
故 (173)10 (10101101 )2
5 6
《数字电子技术基础》第五版
二、十－二转换
1 2 m ( S ) k 2 k 2 k 2 10 1 2 m 小数部分: 左右同乘以 2
1.1 概述 数字量和模拟量
• 数字量：变化在时间上和数量上都是不连 续的。（存在一个最小数量单位△） • 模拟量：数字量以外的物理量。 • 数字电路和模拟电路：工作信号，研究的 对象，分析/设计方法以及所用的数学工具 都有显著的不同
《数字电子技术基础》第五版
数字量和模拟量
• 电流值来表示信息
《数字电子技术基础》第五版
1.4二进制数运算
1.4.2 反码、补码和补码运算
《数字电子技术基础》(第五版)教学课件
与（AND）
或（OR）
非（NOT）
以A=1表示开关A合上，A=0表示开关A断开； 以Y=1表示灯亮，Y=0表示灯不亮； 三种电路的因果关系不同：
《数字电子技术基础》（第五版） 教学课件
与
❖ 条件同时具备，结果发生 ❖ Y=A AND B = A&B=A·B=AB
AB Y 0 00 0 10 1 00 1 11
《数字电子技术基础》（第五版） 教学课件
或
❖ 条件之一具备，结果发生 ❖ Y= A OR B = A+B
AB 00 01 10 11
Y 0 1 1 1
《数字电子技术基础》（第五版） 教学课件
非
❖ 条件不具备，结果发生
❖ YANOT A
A
Y
0
1
1
0
《数字电子技术基础》（第五版） 教学课件
几种常用的复合逻辑运算
公式（17）的证明（真值表法）：
ABC BC 000 0 001 0 010 0 011 1 100 0 101 0 110 0 111 1
A+BC 0 0 0 1 1 1 1 1
A+B A+C （A+B）(A+C)
0
0
0
0
1
0
1
00
1
1
1
1
1
1
1
11
1
1
1
1
1
1
《数字电子技术基础》（第五版） 教学课件
ACBCADBCD
《数字电子技术基础》（第五版） 教学课件
2.5 逻辑函数及其表示方法
❖ 2.5.1 逻辑函数 ❖ Y=F(A,B,C,······)
数电课件康华光电子技术基础-数字部分(第五版)完全
只读存储器是一种只能写入一次数据的存储器，写入后数据无法修改或删除。
ROM的优点是可靠性高、集成度高、功耗低等。
ROM的分类：根据编程方式的不同，可以分为掩膜编程ROM和紫外线擦除编程ROM。
RAM的分类
根据存储单元的连接方式不同，可以分为静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）。
门电路的定义
门电路的分类
门电路的作用
根据工作原理和应用领域，门电路可分为与门、或门、非门、与非门、或非门等。
门电路在数字电路中起到信号传输、逻辑控制和状态转换等作用。
03
02
01
CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）门电路采用互补晶体管实现逻辑运算，具有低功耗和高可靠性的特点。
发展趋势
随着微电子技术和计算机技术的不断发展，数字电路正朝着高速、高可靠性、低功耗、微型化的方向发展。同时，随着物联网、云计算、大数据等新兴技术的兴起，数字电路的应用领域将进一步拓展。
PART
02
数字逻辑基础
REPORTING
逻辑变量只有0和1两种取值，表示真和假、开和关等对立的概念。
逻辑变量
包括逻辑与、逻辑或、逻辑非等基本逻辑运算，以及与非、或非、异或等常用逻辑运算。
详细描述
THANKS
感谢观看
REPORTING
公式化简法
利用卡诺图的特点，通过圈0和填1的方式对逻辑函数进行化简。
卡诺图化简法
利用吸收律对逻辑函数进行化简，如A+A↛B=A+B。
吸收法
将多个相同或相似的项合并为一个项，如A+AB=A。
合并法
PART
03
数字电子技术基础第五版
《数字电子技术基础（第5版）》是2006年高等教育出版社出版的图书，作者是阎石、清华大学电子学教研组。
本书是普通高等教育“十五”国家级规划教材。
本书以前各版曾分别获得北京市教育教学成果一等奖、国家教委优秀教材一等奖、国家级优秀教材奖。
新版教材是在基本保持第四版教材内容、理论体系和风格的基础上，按照教育部2004年修订的“数字电子技术基础课程教学基本要求”修订而成的。
本次修订除改写了部分章节外，还增加了硬件描述语言和EDA软件应用的基础知识。
此外，还在多数小节后面增设了复习思考题。
为了便于教学，也为了便于读者今后阅读外文教材和使用外文版的EDA软件，书中采用了国际上流行的图形逻辑符号。
全书主要内容有：数制和码制、逻辑代数基础、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、半导体存储器、可编程逻辑器件、硬件描述语言、脉冲波形的产生和整形、数-模和模-数转换等共11章。
本书可作为电气信息类、仪器仪表类各专业的教科书，也可供其他相关理工科专业选用以及社会选者阅读。
阎石，清华大学教授、全国高等学校电子技术研究会理事长。
1937年生人。
1958年毕业于清华大学自动控制系，其后一直在清华大学从事电子技术的教学与科研工作。
曾任国家教委工科本科基础课程教学指导委员会第一、二届委员，华北地区高等学校电子技术教学研究会理事长。
1989年与童诗白教授等一起获得普通高等学校优
秀教学成果国家级特等奖。
主编的《数字电子技术基础》第二版获国家教委优秀教材一等奖，第三版获国家优秀教材奖，第四版获北京市教育教学成果一等奖。
中国大学MOOC数字电子技术基础课件详解
数字电子技术综合应用
《数字电子技术基础》
课程导论
◆ 数字电子技术课程实践体系 实践教学模块旨在提高学生的实际动手能力和技术应用
能力，最终培养学生分析问题、解决问题及创新的能力。
实践教学体系
基础实践
基
应
综
课
础 型 实 验
用 型 实 验
合 型 实 验
程 设 计
创新实践
竞
毕
企
赛
业
业
培
设
实
训
计
习
《数字电子技术基础》
10 随堂测试、单元测试、主 观题完成情况，讨论参与
60
100
《数字电子技术基础》
课程导论
◆ “章→讲→节”授课顺序组织示例：
第八章 DAC和ADC
第35讲 数/模转换器(DAC)
本讲主要内容 1 DA转换的基本原理 2 权电阻网络DAC
每讲对应一 个知识模块
3 倒T型电阻网络DAC
每节对应一 个知识点
简单地说，数字电子技术是一门研究数字信号 的编码、运算、记忆、计数、存储、测量和传输 的科学技术。
《数字电子技术基础》
课程导论
·数字电子技术的定义及特点
数字电子技术有以下特点：
◆ 在数码技术中一般都采用二进制：0和1； ◆ 数字电路易于集成化； ◆ 抗干扰能力强，精度高，逻辑关系确定，电路调试方便； ◆ 易保存，保密性好。 ◆ 通用性好，可采用标准化的逻辑部件来构成各种各样的
·课程理论教学体系 ·课程实践教学体系 ·课程总体授课安排 ·课程主要教材 ·课程主要教辅指导书
《数字电子技术基础》
课程导论
■ 课程背景介绍
·数字电子技术在现代科技领域中占有重要地位。
数字电子技术基础第五版
数字电子技术基础第五版
1内容简介
本书是为适应高职高专人才培养的需要，根据国家教育部最新制定的高职高专教育数字电子技术课程教学的基本要求而编写的。
在内容的编排上，充分考虑到高职高专教育的特点，并结合了现代数字电子技术的发展趋势。
本书内容共分9章，第1章是数字电子技术理论基础，第2章是逻辑门电路，第3章是组合逻辑电路，第4章是触发器，第5章是时序逻辑电路，第6章是脉冲波形的产生与变换，第7章是数模和模数转换器，第8章是半导体存储器及可编程逻辑器件，第9章是数字电路EDA简介。
本书配有技能训练、读图练习、综合训练、实用资料速查、本章小结、自我检测题及参考答案、思考题与习题等内容，以满足读者练习和实训的需要。
本书可作为电子、电气、通信和计算机等各专业的教材，也可供其他非电专业和成人教育、职业培训等选用。
2编辑推荐
《数字电子技术基础》（第二版）是介绍数字电子技术相关知识的书。
本书是高等职业教育电子技术技能培养规划教材丛书之一，是国家工业和信息化高职高专“十二五”规划教材立项项目的书籍。
《数字电子技术基础》配有技能训练、读图练习、综合训练、实用资料速查、本章小结、自我检测题及参考答案、思考题与习题等内容，以满足读者练习和实训的需要。
数字电子技术基础全套-11PPT优秀课件
转换误差可分为静态误差和动态误差。产生静态误 差的原因是基准电源不稳定、运放的零点漂移、模拟开 关导通时的内阻和压降及电阻网络中阻值的偏差等；动 态误差则是在转换的动态过程中产生的附加误差。
2.D/A转换器的转换速度
（1）建立时间tset：指输入数字量各位由全0变为全 1或由全1变为全0时,输出电压达到某一规定值所需 要的时间。通常建立时间在100 ns ~几十s之间。
11.1 概述
模－数转换（A/D转换）：将模拟信号转换为数 字信号。实现A/D转换的电路称为A/D转换器，简 写为ADC(Analog-Digital Converter)
数－模转换（D/A转换）：将数字信号转换为模 拟信号。实现D/A转换的电路称为D/A转换器，简 写为DAC(Digital-Analog Converter)
量化－编码
将取样－保持电路的输出电压，按某种近似方式 归化到与之相应的离散电平上，这一转化过程称为数 值量化，简称量化。
将取样电压表示为一个最小单位的整数倍，所 取的最小数量单位称为量化单位，用 表示。
量化后的数值最后还须通过编码过程用一个代 码表示出来，这一过程称为编码。
取 1 8
取 2 15
第 十一 章
-------------------------数－模和模－数转换
教学内容
§11.1 概述 §11.2 D/A转换器 §11.3 A/D转换器
教学要求
1、掌握DAC和ADC的定义及应用； 2、了解DAC的组成、倒T型电阻网络、集 成D/A转换器、转换精度及转换速度； 3、了解ADC组成、逐次逼近型A/D转换器、 积分型A/D转换器、转换精度及转换速度。
（2）转换速率SR：指输入数字量各位由全0变为全 1或由全1变为全0时，输出电压的变化率。
2.D/A转换器的转换速度
（1）建立时间tset：指输入数字量各位由全0变为全 1或由全1变为全0时,输出电压达到某一规定值所需 要的时间。通常建立时间在100 ns ~几十s之间。
11.1 概述
模－数转换（A/D转换）：将模拟信号转换为数 字信号。实现A/D转换的电路称为A/D转换器，简 写为ADC(Analog-Digital Converter)
数－模转换（D/A转换）：将数字信号转换为模 拟信号。实现D/A转换的电路称为D/A转换器，简 写为DAC(Digital-Analog Converter)
量化－编码
将取样－保持电路的输出电压，按某种近似方式 归化到与之相应的离散电平上，这一转化过程称为数 值量化，简称量化。
将取样电压表示为一个最小单位的整数倍，所 取的最小数量单位称为量化单位，用 表示。
量化后的数值最后还须通过编码过程用一个代 码表示出来，这一过程称为编码。
取 1 8
取 2 15
第 十一 章
-------------------------数－模和模－数转换
教学内容
§11.1 概述 §11.2 D/A转换器 §11.3 A/D转换器
教学要求
1、掌握DAC和ADC的定义及应用； 2、了解DAC的组成、倒T型电阻网络、集 成D/A转换器、转换精度及转换速度； 3、了解ADC组成、逐次逼近型A/D转换器、 积分型A/D转换器、转换精度及转换速度。
（2）转换速率SR：指输入数字量各位由全0变为全 1或由全1变为全0时，输出电压的变化率。
数字电子技术基础全套课件共580页
＝ 1×25 + l×24 + 0×23 + 1×22 + 0×21 + l×20 + 1×2-1 + 0×2-2 + 1×2-3 ＝ 32 + 16 + 0 + 4 + 0 + 1 + 0.5 + 0 + 0.125 ＝ (53．625) D 【例1-2】 将十六进制数(4E5.8) H转换为十进制数。 解：(4E5.8) H ＝ 4×(16)2 + E×(16)1 + 5×(16)0 + 8×(16)-1
将每个十六进制数用4位二进制来书写， 其最左侧或最右侧的可以省去。
通常采用基数乘除法。
二进制数
转换
十进制数
将对应的二、十六进制数按各位权展开， 并把各位值相加。
10
1.3.1 十六进制、二进制数与十进制数间的转换
【例1-1】将二进制数(110101．101)2转换为十进制数。 解：(110101．101)2
0 …… 1 高位
小数部分
0.625
整数
×2
1.250 ……… 1 高位
0.250
×2
0.500 ……… 0（顺序）
×2
1.000 ……… 1 低位
即 (59.625)D=（101011.101)B
12
1.3.2 十进制数转换为二进制、十六进制数
【例1-4】 将十进制数（427.34357)D转换成十六进制数。
16
1.4 数字系统中数的表示方法与格式
1.4.1 十进制编码
1. 8421 BCD码 在这种编码方式中，每一位二进制代码都代表一个固定的数值，
把每一位中的1所代表的十进制数加起来，得到的结果就是它所代表 的十进制数码。由于代码中从左到右每一位中的1分别表示8、4、2、 1（权值），即从左到右，它的各位权值分别是8、4、2、1。所以把 这种代码叫做8421码。8421 BCD码是只取四位自然二进制代码的 前10种组合。
将每个十六进制数用4位二进制来书写， 其最左侧或最右侧的可以省去。
通常采用基数乘除法。
二进制数
转换
十进制数
将对应的二、十六进制数按各位权展开， 并把各位值相加。
10
1.3.1 十六进制、二进制数与十进制数间的转换
【例1-1】将二进制数(110101．101)2转换为十进制数。 解：(110101．101)2
0 …… 1 高位
小数部分
0.625
整数
×2
1.250 ……… 1 高位
0.250
×2
0.500 ……… 0（顺序）
×2
1.000 ……… 1 低位
即 (59.625)D=（101011.101)B
12
1.3.2 十进制数转换为二进制、十六进制数
【例1-4】 将十进制数（427.34357)D转换成十六进制数。
16
1.4 数字系统中数的表示方法与格式
1.4.1 十进制编码
1. 8421 BCD码 在这种编码方式中，每一位二进制代码都代表一个固定的数值，
把每一位中的1所代表的十进制数加起来，得到的结果就是它所代表 的十进制数码。由于代码中从左到右每一位中的1分别表示8、4、2、 1（权值），即从左到右，它的各位权值分别是8、4、2、1。所以把 这种代码叫做8421码。8421 BCD码是只取四位自然二进制代码的 前10种组合。
数字电子技术基础第五版阎石课件
2006年
24
8.4 通用阵列逻辑GAL
要使用GAL器件，就要先进行设计。GAL器件的开发 工具包括硬件开发工具和软件开发工具。硬件开发工 具有编程器，软件开发工具有ABEL-HDL程序设计语言 和相应的编译程序。编程器的主要用途是将开发软件 生成的熔丝图文件按JEDEC格式的标准代码写入选定 的GAL器件。
8.1 概 述
图8.1.1 PLD电路中门电路的惯用画法 （a）与门
（b）输出恒等于0的与门 （c）或门 （d）互补输出的缓冲器 （e）三态输出的缓冲器
2006年
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1
图8.1.1 PLD电路中门电路的惯用画法
（a）与门（b）输出恒等于0的与门（c）或门 （d）互补输出的缓冲器（e）三态输出的缓冲器
辑模式（c）单乘积项模式 图8.8.7 输入/输出单元（ IOC ）的电路结构 图8.8.8 IOC的各种组态 图8.8.9 ispLSI器件的编程接口 图8.8.10 ispGDS22的结构框图 图8.8.11 ispGDS22的输入/输出单元（ IOC ）
支持不同厂家生产的，各种型号的PAL，GAL， EPLD，FPGA产品开发。
PLD开发系统包括软件和硬件俩部分。 开发系统软件是指PLD专用的编程语言和相 应的汇编程序或编译程序。开发系统软件大体
上可以分为汇编型，编译型和原理图收集型三
种。
2006年
58
8.8 在系统可编程逻辑器件（ISP－PLD）
图8.8.1 ispGAL16z8的电路结构框图 图8.8.2 ispGAL16z8编程操作流程图 图8.8.3 ispLSI1032的电路结构框图 图8.8.4 ispLSI1032的逻辑功能划分框图 图8.8.5 通用逻辑模块（GLB）的电路结构 图8.8.6 GLB的其它几种组态模式（a）高速旁路模式（b）异或逻
Microsoft PowerPoint -数字电子技术基础第五版课件
项目1：简易火灾报警器的设计与制作单元1：逻辑代数及其运算单元2：火灾检测电路的设计任务一：门电路的工作原理任务二：门电路的特性与参数 单元3：火灾报警电路的设计一、分立元件门电路 任务一：门电路的工作原理1．二极管与门电路B+V ALD D 3kΩR （+5V ） CC 12&L=A∙BBA 0V 5V 0V 5VV B （V ） V L（V ） V A （V ） 0V 0V 5V 5V输 入0V 0V 0V 5V输出1 0 1B L A0 0 1 1输 入 0 0 0 1输出 与逻辑真值表2．二极管或门电路0V 5V 0V 5VV B （V ） V L（V ） V A （V ） 0V0V 5V 5V输 入0V 5V 5V 5V输出LA BDD 3kΩ2 1R ≥1L=A+BA B0 1 0 1B L A0 0 1 1输 入0 1 1 1输出或逻辑真值表3.三极管非门电路V L（V ） V A（V ） 0V 5V输 入 5V 0V输 出 L A 0 1输 入 1 0输 出 非逻辑真值表+V ALT 123（+5V ） bCR CC R A1AL=A1L=A二极管与门和或门电路的缺点：0V5V L5V+V+VDDDD 1213kΩR R3kΩ 2CC （+5V）（+5V） CCp（1）在多个门串接使用时，会出现低电平偏离标准数值 的情况。
（2）负载能力差。
解决办法：将二极管与门（或门）电路和三极管非门电路组合起来。
LBA +V D 123D 1kΩT P（+5V ） 1 R2Rc 3kΩCC R b D D 5R1 4.7kΩ4CB A L × × = 4.DTL与非门电路 工作原理：（1）当A 、B 、C 全接为高电平5V 时，二极管D 1 ～D 3 都截止，而D 4 、 D 5 和T 导通，且T 为饱和导通， V L =0.3V，即输出低电平。
（2）A 、B 、C 中只要有一个为低电平0.3V 时，则V P ≈1V ，从而使D 4 、 D 5 和T 都截止，V L =V CC =5V ，即输出高电平。
数字电子技术第五版课件
10 i－表示第i位的权值，10为基数，即采用数码的个数
n、m－为正整数， n为整数部分的位数， m为小数部分的位数
团结 信赖 创造 挑战
例如： (249.56)10＝2×102＋ 4×101＋ 9×100
+ 5×10–1＋ 2×10－2
其中n＝3，m＝2
若用N表示任意进制（称为N进制）的基数，则展成十进制数的通式为
团结 信赖 创造 挑战
二、二进制：
进位规则是“逢二进一”，任意一个n位整数、m位小数的二进制可表示
为
(D )2 kn 1 kn 2 k0 k 1 k m
n 1
kn 1 2 n 1 ko 2 0 k 1 2 1 k m 2 m ki 2 i i m
数码的编写形式是多样的，其遵循的原则称为码制。码制的编写不受限 制，但有一些通用的码制，如十进制、二进制、八进制和十六进制等等。下 面就介绍这几种常用的码制。
团结 信赖 创造 挑战
1.2 几种常用的数制
数制：就是数的表示方法，把多位数码中每一位的构成方法以及按从低位到 高位的进位规则进行计数称为进位计数制，简称数制
为：期末考试成绩（笔试，70%）＋平时成绩（实验、作业及考勤，30%） ，
参考书：《数字电子技术基础》 阎石主编，高等教育出版社
加油啦！！！☺
团结 信赖 创造 挑战
第一章 数码和码制
内容提要 本章首先介绍有关数制和码制的一些基本概念和术语，然后给出数字
电路中常用的数制和编码。此外，还将具体讲述不同数制之间的转化方法 和二进制数算术运算的原理和方法。
(D )N k n 1 k n 2 k 0 k 1 k m
n 1
k n 1 N n 1 k o N 0 k 1 N 1 k m N m k i N i i m
n、m－为正整数， n为整数部分的位数， m为小数部分的位数
团结 信赖 创造 挑战
例如： (249.56)10＝2×102＋ 4×101＋ 9×100
+ 5×10–1＋ 2×10－2
其中n＝3，m＝2
若用N表示任意进制（称为N进制）的基数，则展成十进制数的通式为
团结 信赖 创造 挑战
二、二进制：
进位规则是“逢二进一”，任意一个n位整数、m位小数的二进制可表示
为
(D )2 kn 1 kn 2 k0 k 1 k m
n 1
kn 1 2 n 1 ko 2 0 k 1 2 1 k m 2 m ki 2 i i m
数码的编写形式是多样的，其遵循的原则称为码制。码制的编写不受限 制，但有一些通用的码制，如十进制、二进制、八进制和十六进制等等。下 面就介绍这几种常用的码制。
团结 信赖 创造 挑战
1.2 几种常用的数制
数制：就是数的表示方法，把多位数码中每一位的构成方法以及按从低位到 高位的进位规则进行计数称为进位计数制，简称数制
为：期末考试成绩（笔试，70%）＋平时成绩（实验、作业及考勤，30%） ，
参考书：《数字电子技术基础》 阎石主编，高等教育出版社
加油啦！！！☺
团结 信赖 创造 挑战
第一章 数码和码制
内容提要 本章首先介绍有关数制和码制的一些基本概念和术语，然后给出数字
电路中常用的数制和编码。此外，还将具体讲述不同数制之间的转化方法 和二进制数算术运算的原理和方法。
(D )N k n 1 k n 2 k 0 k 1 k m
n 1
k n 1 N n 1 k o N 0 k 1 N 1 k m N m k i N i i m
《数字电子技术基础》第五版：第11章 数-模转换和模-数转换
可见量化误差最大达=1/8 V
方法二：取＝2/15 V，0 1/15 V 的 电压以0×表示，则
模拟电压 二进制编码
1V
13/15 V
111
代表的模拟电压电平
7＝14/15 V
11/15 V
110
6＝12/15 V
9/15 V
101
5＝10/15 V
7/15 V
100
4＝8/15 V
5/15 V 3/15 V
第11章 数-模转换和模-数转换
11.1 概述 11.2 D/A转换器(DAC) 11.3 A/D转换器(ADC)
§11-1 概述
模拟量到数字量的转换称为模—数转换 A/D（Analog to Digital） 实现A/D转换的电路称为A/D转换器 （Analog Digital Converter ADC）
I 24
(
d3
23
d2
22
d1
21
d0
20
)
I 24
D
运算放大器的输出电压为
VO
I
RF
IR F 24
D
若RF=R，并将I=VREF/R代入上式， 则有
VO
VREF 24
D
N位倒T形电阻网络D/A转换器
di=1，Si接到运放反向输入端 di=0，Si接到运放同向输入端
都是虚地，各支路 电流不会变化
T1 ( VI
0
R
)dt
T1 RC
VI
所 以VO VI
第 二 步 ：S1 VREF 积 分 器 作 反 相 积 分 ， 至VO 0
VO
1 C
T2 VREF 0R
dt
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《数字电子技术基础》第五版
二、误差分析
1 . V REF 引起的误差 VO V REF 2
n
Dn VO
V REF 2
n
Dn
《数字电子技术基础》第五版
2 .漂移误差 由 OpA 零点漂移导致的曲线漂
3 .非线性误差 模拟开关的导通内阻不 为 0，电阻网络的偏差引起
移
* 总误差：几种误差的绝
对值相加
《数字电子技术基础》第五版
例： G 7520（ 位倒 T 形 DAC ）中，若保证由 5 10 试求 V REF 的相对稳定度（ V REF V REF ）。 V REF 偏差引起的误差 1 LSB 2
1 2
LSB 在输出产生的电压为 （因为 V O 1 2 V REF 2
dt
0
T2
令计数器在
T 2 期间用固定的频率 T1 T C V REF
输入连续变化电压，输出为不连 续的数字量
A(电压 或 电流)
D
？
A/D
111101…
一、采样定理 f S 2 f i (max), 一般取 f S ( 3 ~ 5 ) f i (max)
《数字电子技术基础》第五版
二、量化和编码 1. 量化：将采样电压表示为最小数量单位（Δ）的整数倍 2. 编码：将量化的结果用代码表示出来（二进制，二-十进制） 3. 量化误差：当采样电压不能被Δ整除时，将引入量化误差
d i 1时， I i 流向
点
求和放大器
《数字电子技术基础》第五版
权电阻网络
模拟开关
• 优缺点： • 1. 优点：简单 • 2. 缺点：电阻值 相差大，难于保 证精度，且大电 阻不宜于集成在 IC内部
输出电压：
VO R F i R F ( I 3 I 2 I1 I 0 ) RF ( V REF R
001 010 011 100 101 110
《数字电子技术基础》第五版
11.3.2 抽样保持电路
！加大输入电阻 ！减小输出电阻 ！Av=1
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》第五版
11.3.3 并联比较型A/D转换器
并联比较型
量化
13 15
11 15
VR ~
13 15
15 15
V R 1111111
11.2.6 具有双极性输出的DAC 当输入数字量有±极性时， 希望输出的模拟电压也对应为±。 一、原理 例：输入为3位二进制补码。最高位为符号位，正数为0， 负数为1
补码输入
D1 1 1 D2 0 0 D0 1 0
《数字电子技术基础》第五版
对应的 十进制
要求的 输出
+3 +2
+3V +2V
0
0 1 1
n
D n , 所以 D n 1时， V O V REF 2
11
V REF 2
10
）
LSB 产生的输出电压为：
由 V REF 产生的 V O 为 VO VO V REF 2
10 n
D n , 最大误差时对应 V REF
Dn 2 1
n
(2
1)
10
111
7=14/15（V） 6=12/15（V） 5=10/15（V） 4= 8/15（V） 3= 6/15（V） 2= 4/15（V） 1= 2/15（V） 0 = 0 (V）
13/15V 6=6/8（V） 11/15V 5=5/8（V） 9/15V 4=4/8（V） 7/15V 3=3/8（V） 5/15V 2=2/8（V） 3/15V
n
V REF R
1 2
n
( d n 1 2
n 1
d n2 2
n2
d1 2 d 0 2 )
1 0
D
2 1
n
D n 范围为 0 ~ 2 1, V O 0 ~
n
2
n
V REF
V REF 取“负”则得
V O 为“正”
《数字电子技术基础》第五版
实例： CB 7520
3位：5个CLK N位: ( n+2)个CLK
1
0
0
0
0
11.3.5 双积分型A/D转换器
《数字电子技术基础》第五版
双积分型（V-T变换型） 先将V转换成与之成正比的时间宽度信号，然后在这个时间 内用固定频率脉冲计数
1 . 起始状态：计数器清零 2 .V L 1, 转换开始 ( S 0 断开 ) 第一步， S 1 V I ，积分器作固定时间 T1 期间 V I 不变 VO 1 C T1的积分
《数字电子技术基础》第五版
三、分类
权电阻网络 DAC 倒 T 形电阻网络 DAC D / A 权电流型 DAC 开关树型 DAC 权电容网络 DAC
直接型 A / D 间接型
并联比较型 反馈比较型 V T 变换型 V F 变换型
T1
VI R
dt
T1 RC
0
VI
所以 V O V I
《数字电子技术基础》第五版
第二步： S I V REF 积分器作反相积分，至 VO V REF RC 1 C VO 0 VI RC T1 T 2 T1 0 T1 V REF VI
T2
V REF R VI RC
13 15 11
VR VR
VR ~
V R 0111111
9 15 7 15
VR ~ 9 15
11 15
VR
0011111 15 9
VR ~
V R 0001111
15 7
5
VR VR
VR VR
5 15
VR ~
7 15
V R 0000111 15
3 15
VR ~
1 15
5 15
V R 0000011
《数字电子技术基础》第五版
11.2.7 DAC的转换精度与速度
一、转换精度 1. 分辨率（理论精度） • 用输入数字量的二进制数码位数给出 • n位DAC,应能输出0 ~ 2n-1个不同的等级电压，区分出输 入的00·· ·0到11·· 2n-1个不同状态 ·1，
2. 转换误差（实际精度） • 用最低有效位的倍数来表示 • 有时也用绝对误差与输出电压满刻度的百分数来表示
《数字电子技术基础》第五版
《数字电子技术基础》（第五版）教学课件
《数字电子技术基础》第五版
第十一章 数-模（D/A）和模-数（A/D）转换
《数字电子技术基础》第五版
11.1 概述 一、用途及要求
电加热炉
控制 对象
执行机构
传感器 热电偶
放大器
A/D 转换
微型计算机
温 度
D/A 转换
！精度 ！速度
时间
2
《数字电子技术基础》第五版
要求 V O 即 2
10
V REF 2
11
1
10
2 所以
V REF 1 2
11
V REF 2 2 2
10 11 10
V REF V REF
1
1 2
11
0 .05 %
《数字电子技术基础》第五版
11.3 A/D转换器 11.3.1 A/D转换的基本原理
3 2 1
*将符号位反相后接至高位输入 *将输出偏移使输入为100时，输出为0
0
(d 2 2 d1 2 d 0 2 ) 000 V O 0V
则 d 2 d 1d 0
001 V O 1V 111 V O 7V 100 V O 4V
2 . 偏移 4V , 使输入 100 时， V O 0 输入 100 时， i 只需令 I B i I 2 VB RB V REF 2R I 2 V REF 2R 即可
输入 信号 1V 7/8V 110 6/8V 101 5/8V 100 4/8V 011 3/8V 010 2/8V 001 1/8V 000 0 0 =0 （V） 0 1=1/8（V） 1/15V
000
二进制 代表的模拟 代码 电压 111 7=7/8 （V）
输入 信号 1V
二进制 代表的模拟 代码 电压
《数字电子技术基础》第五版
求和放大器
权电阻网络
权电流： I0 I1 V REF
Ii
V REF Ri
2 R V REF 2 R V REF 2 R V REF 2 R
0 1 2
3
模拟开关
I2 I3
d i 0时， I i 0
S 3 ~ S 0 受数字 d 3 ~ d 0 控制
《数字电子技术基础》第五版
2、特点 *快，CLK触发信号到达到输 出稳定建立只需几十纳秒 *精度，受参考电压、分压网 络等因素影响 *有存储器，不需要S/H电路 *电路规模，n位需要2n-1比 较器，触发器
《数字电子技术基础》第五版
11.3.4 反馈比较型A/D转换器
1. 计数型 基本原理：取一个“D”加到DAC上，得到模拟输出电压， 将该值与输入电压比较，如两者不等，则调整D的大小， 到相等为止，则D为所求值
VR ~ 9 15
11 15
V R 11
VR ~
V R 0001111
5 15
VR ~
7 15
V R 0000111
011
010 001 000
3 15
VR ~
1 15