模数混合器件分解PPT课件

1、 13.1 555定时器定时器 555定时器是一种应用广泛的集成电路，它将模拟和数字电路集成在同一片硅片上，用于脉冲信号的产生、波形的变换和整形，定时等。 常用集成定时器 555 有 5G555 (TTL)和CC7555 (CMOS)。VCCV OVI1VCOGNDVI2VORD第1页/共42页5KVCCVTVAVB+C1+C255K5K&QQRS第2页/共42页工作原理1.当当RD=0时，时， Vo=0，T导通导通 2.当当RD=1时时0, 1,31,32) 1 (21SRVVVVCCICCIQ=1，T截止，截止，Vo=1 1,031,32)2(21SRVVVVCCICCI，Q=0，

2、T导通，导通，Vo=0 1, 131,32) 3(21RSVVVVCCICCI，Q、T保持，输出保持不变保持，输出保持不变 2/3 VCC1/3 VCC第3页/共42页5552/3 VCC1/3 VCC第4页/共42页 施密特触发器施密特触发器特点：特点：（1）输出有两种状态（输出为数字信号）；）输出有两种状态（输出为数字信号）； （2）输入采用电平触发（输入为模拟信号）；）输入采用电平触发（输入为模拟信号）；（3）电路具有回差特性：对于正向增加和负向减小的输）电路具有回差特性：对于正向增加和负向减小的输 入信号，电路有不同的阈值电平（入信号，电路有不同的阈值电平（VT+和和VT-）。）。第5

3、页/共42页2/3UCC1/3UCCuOtOuiuo1268435UCC Cu2=u6=ui 2UCC/3 ，输出uo为低电平。 u2=u6=ui 1UCC/3 ，输出uo为高电平。 uitO UTUTUT回差电压：回差电压：2UCC/3UCC/3 UCC/3回差电压越大，电路的抗干扰能力就越强，但过大，会使触回差电压越大，电路的抗干扰能力就越强，但过大，会使触发器灵敏度降低。发器灵敏度降低。 第6页/共42页1、用于波形变换vot02、用于脉冲整形、抗干扰第7页/共42页是一种不需要外加触发信号便能自动地、周期性翻转，从而产生连续矩形波的电路。是一种常用的脉冲波形发生器,触发器和时序电路中的

4、时钟脉冲一般是由多谐振荡器产生的。第8页/共42页48562713+UCCuO.uC.CR1R22/3UCC1/3UCCQ=1Q=0 T截止截止Q=0Q=1 T导通C充电C放电uCtOuOtO刚接通电源uC=0t1t2振荡频率振荡频率输出波形占空比输出波形占空比充电时间充电时间 t1放电时间放电时间 t2第9页/共42页 占空比任意可调的 多谐振荡器 利用半导体二极管的单向导电特性，把电容C充电和放电回路隔离开来，再加上一个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器。CRt117 . 0CRt227 . 0CRRttT)(7 . 02121211211RRRtttTtqW第10页/共42页接通开关

5、时，由于接通开关时，由于a、b间的细铜丝接在复位端间的细铜丝接在复位端4与与“地地”之间，输出为之间，输出为低电平，扬声器中无电流，不发声。一旦盗窃者闯入室内碰断细铜丝，低电平，扬声器中无电流，不发声。一旦盗窃者闯入室内碰断细铜丝，4端端获高电平，获高电平，555定时器构成的多谐振荡器开始工作，由定时器构成的多谐振荡器开始工作，由3端输出一个一定频端输出一个一定频率的矩形波电压，经隔直电容后供给扬声器，扬声器发出警报声。率的矩形波电压，经隔直电容后供给扬声器，扬声器发出警报声。 487621356 V51k 100F 0.01F 555S+ 细铜丝细铜丝100k 0.01F 50k 第11页/

6、共42页第12页/共42页 有两种状态：0 0态和1 1态，但只有一种状态能长久保持，故名单稳态触发器。 单稳态触发器的特点： （1 1）有稳态和暂稳态两种状态； （2 2）平时处于稳态，在外部触发脉冲作用下，由稳态进入暂稳态； （3 3）暂稳态维持一定时间后自动回到稳态。 n什么是什么是单稳态触发器？单稳态触发器？第13页/共42页uituCtuOt+UCC48562713.0.01FuCCuiuOR1/3UCC接通电源上升到2/3 UCCQ=0Q=1VT导通，导通，C通过通过VT放放电电, uC 0保持保持“0”态态第14页/共42页uituCtuOt暂稳态暂稳态twtw =RCln3=1

7、.1RC+UCC48562713.0.01FuCCuiuO2/3UCC因此暂稳态的长短取决于RC时间常数R1/3UCC第15页/共42页uitBtuotAttw&uiBAuo单稳单稳触发触发器器第16页/共42页将模拟量转换成相应的数字量；将模拟量转换成相应的数字量；将数字量转换成相应的模拟量。将数字量转换成相应的模拟量。实现实现A/DA/D转换的电路转换的电路; ;实现实现D/AD/A转换的电路。转换的电路。模/数转换：数/模转换：A/D转换器 (ADCAnalog Digital Converter):D/A转换器 (DAC Digital Analog Converter)：13

8、.2 数数-模和模模和模-数转换数转换第17页/共42页D/A转换器的方框图:n位数字量输入数码寄存器n位模拟开关解码网络求和电路基准电压模拟量输出基本思想：将数字量的每一位代码按权的大小转换成相应的模拟量，再将各模拟量相加，即得到相应的模拟量输出。第18页/共42页1 、权电阻网络权电阻网络 D / A 转换器转换器VREF+-uoD3D2D1D0I0I1I2I323R22R21R20RIR / 2(MSB)(LSB)S0S1S2S3D3D2D1D0S0S1S2S3所谓所谓“权电阻权电阻”,是指电阻值的大小，是指电阻值的大小，与有关与有关数字量数字量的的权权密切相关。密切相关。(LSB)(M

9、SB)最低位最低位最高位最高位-+第19页/共42页VREF+-uoD3D2D1D0I0I1I2I323R22R21R20RIR / 2(MSB)(LSB)S0S1S2S3D3D2D1D0S0S1S2S3电子开关电子开关 ：Dn = 1 时时，Sn 接接VREF ；Dn = 0 时时，Sn 接地端接地端 。-+第20页/共42页VREF+-uoD3D2D1D0I0I1I2I323R22R21R20RIR / 2(MSB)(LSB)23R22R21R20RVREFI1 = 2I0 I2 = 4I0I3 = 8I0当当 D3D2D1D0 = 1111时时 ：S0S1S2S3D3D2D1D0I =

10、I0 + I1 + I2 + I3I0 =VREF23 R参考电压I =VREF23R( D3 23 + D2 22 + D1 21 + D0 20 )-+第21页/共42页VREF+-uoD3D2D1D0I0I1I2I323R22R21R20RIR / 2(MSB)(LSB)uo = - IR / 2 VREF24= - ( 8 D3 + 4 D2 + 2 D1 + D0 )D/A电路输出模电路输出模拟电压拟电压UO与输入与输入的数字量的数字量D3D2D1D0成正比成正比！-+第22页/共42页 VREFRRR2R2R2R2R+-voS2S3S1S0RFI2Ri D0D1D2D32 、倒倒T

11、形电阻网络形电阻网络D / A转换器转换器电阻网络电阻网络S0S3:模拟电子开关模拟电子开关求和运算放大器求和运算放大器I1I2I3I0Di=0, Si接地；Di=1, Si接运放的反相端。第23页/共42页2R2R2R2R + VREF2RRRRABCDI0I1I2I3II=VREFRI3=VREF2RI2=VREF4RI1=VREF8RI0=VREF16R 无论模拟电子开关Si 处于何种位置，与Si相连的2R电阻都将接“地”，因此电阻网络可以等效为：第24页/共42页I = I3 + I2 + I1 + I0VREF2R=D3VREF16RD0VREF8RD1VREF4RD2+=VREF

12、16R( 8D3 + 4D2 + 2D1 + 1D0 )I=VREFR VREFRRR2R2R2R2R+-voS2S3S1S0RFI2Ri D0D1D2D3I / 2I / 4I / 8I / 16I / 16第25页/共42页=VREF RF16R( 8D3 + 4D2 + 2D1 + 1D0 )vo - VREFRRR2R2R2R2R+-AvoS2S3S1S0RFI2Ri D0D1D2D3I / 2I / 4I / 8I / 16I / 16vo= - I RF)2(D2VRRVi1n0iinREFfo D/A电路输出模拟电压电路输出模拟电压VO与输入的数与输入的数字量字量D3D2D1D0

13、成正比成正比！第26页/共42页倒倒T形电阻网络单片集成形电阻网络单片集成D / A转换器转换器CB7520（AD7520） CB7520（AD7520）的电路原理图外接反馈电阻可外接，也可以用内部反馈电阻R。第27页/共42页（1）分辨率）分辨率D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压的比值来表示。转换器的最小输出电压与最大输出电压的比值来表示。 10位位D/A转换器的分辨率为：转换器的分辨率为：001. 010231121103、D/A转换器的主要性能指标转换器的主要性能指标1.转换精度转换精度（2）转换误差 D/A转换器的转换误差是指输出模拟电压的实际值与理 想值之差，即最大静态转换误差

14、。输入数字代码的位数输入数字代码的位数n越越多多，分辨率值越，分辨率值越小小，分辨能力越，分辨能力越高高。 工程上习惯用输入数字量的有效位数n来表示分辨率。第28页/共42页（1）输出建立时间从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值时所需要的时间，称为输出建立时间。2.2.转换速度转换速度 满度电压 0 vO 1 2 LSB + 1 2 LSB tset t 第29页/共42页一、分类：按工作原理分类按工作原理分类并行比较型并行比较型逐次逼近型逐次逼近型双积分型双积分型V/FV/F转换型转换型按转换方式分类按转换方式分类直接转换直接转换逐次逼近型逐次逼近型双积分型双积分型V/FV/F转换型

15、转换型间接转换间接转换并行比较型并行比较型第30页/共42页dn-1d1d0数字量输出(n位)ADC的数字化编码电路 CPS SCADC采样-保持电路采样展宽信号输入模拟电压ui(t)us(t)时间离散时间离散采样、保持采样、保持辐值离散辐值离散量化、编码量化、编码二、二、 A/D转换的基本原理转换的基本原理A / D 转换过程应包括转换过程应包括 ：取样、取样、 保持、保持、 量化、量化、编码编码 这四个步骤这四个步骤 。第31页/共42页采样电路要求要求在采样时间内，信号维持不变，以提供足够的转换时间。在采样时间内，信号维持不变，以提供足够的转换时间。采样后保持原信号特征。采样后保持原信号

16、特征。采样定理采样定理max2iSff 采样频率大于采样频率大于2倍输入倍输入信号频率的最大值。信号频率的最大值。第32页/共42页取样保持电路 取样脉冲高电平期间，开关S闭合，电容 CH采样, vo =vi ;voviCHA1A2开关驱动电路S 取样脉冲低电平期间，开关S断开，电容 CH无放电回路，忽略各种漏电流，电容CF保持 ；vo 保持 。电子开关取样保持电容A V1=1第33页/共42页 量化编码 为了产生量化编码，在设计（或选择）为了产生量化编码，在设计（或选择）A/D器件时，首先应器件时，首先应确定确定最小量化单位最小量化单位，即单位数字量所代表的模拟量。，即单位数字量所代表的模拟

17、量。 如量化单位用表示，量化过程为：如量化单位用表示，量化过程为：把要转换的模拟量除，得：把要转换的模拟量除，得：整数部分，用二进制表示，即得转换数字量。整数部分，用二进制表示，即得转换数字量。余数部分，即量化误差。余数部分，即量化误差。 量化单位越小量化单位越小转换位数越多转换位数越多量化误差越小。量化误差越小。 把量化的结果用二进制代码把量化的结果用二进制代码 表示出来，称为表示出来，称为“ 编码 ” 。经编码后得到的代码就是经编码后得到的代码就是A/D转换器转换器输出的数字量。第34页/共42页三、并联比较型三、并联比较型A/D转换器转换器 R + C5 + C6 + C4 + C3 +

18、 C2 + C1 + C0 1D C1 1D C1 1D C1 1D C1 1D C1 1D C1 1D C1 & & & & & & UREF ui d2 d1 d0 R/2 R R R R R R CP 电电 压压 比比 较较 器器 FF7 FF6 FF5 FF4 FF3 FF2 FF1 寄寄 存存 器器 编编 码码 器器 15U13REF 15U11REF 15U9REF 15U7REF 15U5REF 15U3REF 15U1REF 精密电阻网络（23个电阻）输入模拟电压精密参考电压输出数字量VREF/153VREF/155VREF/15

19、7VREF/159VREF/1511VREF/1513VREF/15-+C0-+C1-+C2-+C3-+C4-+C5-+C6第35页/共42页 vI I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 D2 D1 D0 7VREF/15 vI 9VREF/15 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 9VREF/15 vI 11VREF/15 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 5VREF/15 vI 7VREF/15 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 3VREF /15 vI 5VREF/15 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 11VREF/15 vI 13VREF/15 0 1 1

20、1 1 1 1 1 1 0 13VREF/15 vI 15VREF/15 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 VREF/15 vI 3VREF/15 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 vI VREF/15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 比较器的输出状态由比较器的输出状态由D D触发器存储，经优先编码器编码，得触发器存储，经优先编码器编码，得到数字量输出。到数字量输出。 并联比较型ADC特点：1.转换速度快；2.结构复杂。例如：例如：uI4.2V，UREF6V。则数字量输出则数字量输出d2d1d0101。第36页/共42页四、逐次逼近型四、逐次逼近型A/D转换器框图转换器框图第37页/共42页逐次逼近转换过程与用天平称物重非常相似逐次逼近转换过程与用天平称物重非常相似第一次第一次第二次第二次第三次第三次第四次第四次再加再加4克克再加再加2克克再加再加1克克8 克克砝码总重砝码总重 待测重量待测重量Wx ，8克砝码保留克砝码保留砝码总重仍砝