数字电路技术：二进制计数器与转换器解析

"这是一份关于数字集成电路的习题集，主要涵盖了数字式峰值采样电路、双积分型A/D转换器以及D型触发器的工作原理和应用。" 在这份ch11习题集中，我们首先关注到的是一个数字式峰值采样电路。这个电路由四位二进制加法计数器、D/A转换器、电压比较器和控制门组成。当检测到一个三角波信号时，电路的工作原理如下：初始状态，通过在Rd端施加负脉冲将计数器清零。当输入信号ui上升时，电压比较器检测到高于当前输出电压UO的峰点，此时控制门打开，使得计数器开始计数。每次时钟CP上升沿，计数器加一，其二进制输出Q0Q1Q2Q3对应于电压值，通过D/A转换器转换成模拟电压，输出UO跟踪输入信号的峰值。当输入信号下降，比较器不再检测到新的峰值，控制门关闭，计数器停止计数，保持最高电压值。 接下来是双积分型A/D转换器的问题。其工作原理是利用两次积分过程来实现模拟电压到数字量的转换。首先，输入电压UI通过第一阶段的积分，其时间常数为RC，转换为时间间隔T1。根据题目中的数据，如果要分辨最小电压0.1mV，且最大输入电压为2V，我们需要的计数器位数N满足2^(N-1) * 0.1mV >= 2V，解得N >= 14位。然后，时钟频率fCP为200kHz，采样时间T1 = 1/fCP = 5μs。在第二阶段，当输入电压UI小于参考电压ER时，积分器反向积分，直到计数器达到预设值，此时输出电压UO达到最大。若要UO最大值为5V，需根据积分公式调整RC，确保在fCP=200kHz下，积分至5V所需的时间满足要求。 此外，习题中还涉及了D型触发器，具体为D型触发器的Verilog实现。模块名为MODULE，有输入时钟CLK、清零信号CD和输出Qa、Qb、Qc、Qd、Qe。在给定的代码段中，COUNT模块是一个D型触发器的同步加载版本，它的CLK输入用于控制时钟，CD用于复位。COUNT的当前状态由Qa到Qe表示，且COUNT.CLK=CLK表示时钟边沿触发，COUNT.AR=CD表示在CD为低电平时进行复位。D型触发器的更新规则如下：D型触发器的每个输出Q对应于输入D，即在时钟上升沿，Q的状态被D的当前状态取代。这在代码中通过D Qx=x表示，例如D Qa=a表示在时钟上升沿Qa的值更新为a的值。 最后，习题中还提到了一个存储电路的波形分析，电路可能包含一个EPROM（例如2716）和其他逻辑组件。表11.2列出了各个地址单元存储的数据，这些数据决定了在特定时序下的电路行为。通过对表中数据的分析和电路结构的理解，可以绘制出输出电压Uo的波形。这个部分需要对数字逻辑和存储器操作有深入理解。 这份习题集涵盖了数字电路中的关键概念，包括计数器、A/D转换器、D型触发器以及存储器操作，对于理解和设计数字系统具有很高的价值。