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一、简答题

1． 一个数字系统的数据处理单元由触发器E 和F 、4位二进制计数器A 以及必要的门电路组成。计数器的各位为系统操作停止。

当当

系统开始处于初始状态，当信号S=0时，系统保持在初始状态；

的值决定了系统的操作顺序。

时，继续计数；当

时，触发器F 置1，并

当信号S=1时，计数器A 和触发器F 清零。从下一个时钟脉冲开始，计数器进行加1计数，直到

时，触发器E 清零，计数器继续计数。 时，触发器E 置1，并检测到

停止计数，回到系统初始状态。

（1）试画出该系统的ASM 图。

（2）画出该系统控制单元的状态图，并用D 触发器及必要的门电路设计控制单元。 【答案】（1）该系统的ASM 图如图1所示。

图1

（2）该系统控制单元的状态图如图2所示。

图2

由于系统只有两个状态

故可仅有一个D 触发器来表示，用Q=0表示状态，用Q=1

表

表示状态。该系统控制单元状态转换表如表所示。

作出输入和输出的卡诺图，如图3所示。

图3

由卡诺图可得：

所以设计的控制单元如图4所示。

图4

2． 设被采集信号的最高频率为

幅度变化范围

要求AD 转换器的分辨率优于

5mV 。你认为从逐次逼近型、双积分型及高速并行的AD 转换器中选择哪种最为合理？为什么？通过计算说明AD 转换器的位数至少应为多少？

【答案】

已知输入信号频率为本高；因此选用逐次逼近型ADC 。

根据题意可知，

3． 在双积分式

AD 转换位数n 应满足

转换器中，计数器的最大计数容量为

因此选择转换器的位数为n=10bit。

，

时钟脉冲频率为

，

则采样频率应为

，逐次逼近型ADC

采样频率可达到50kHz 左右，所需转换时间约为20叫；双积分型转换速度不够，高速ADC 的成

试问：

（1）完成一次转换最长需要多少时间？ （2）若参考电压输出数字量又是多少？

【答案】（1）根据双积分式对应于计数器的最大容量计数时间为

由

（2

）由双积分式

可得

. 。因此完成一次转换的最长时间为

转换器的原理可知，计数器的最大计数容量对应于参考电压，计数器

的计数值对应于需要转换的输入模拟电压。所以在计数器的计数值为乂时，输入模拟电压为

转换器的工作原理，完成一次最长的

转换所需的时间

，第二次计数值

，此时输入模拟电压为多少？