13章模拟比较器模块
q第13章门电路和组合逻辑电路
在分析过程中，可以合并或简化某些门电路，以简化整个电路的分析过程。
组合逻辑电路的设计
设计步骤
根据实际需求，确定输入和输出变量，使用真值表或逻辑表达式描述逻辑功能， 然后根据逻辑功能选择合适的门电路进行实现。
优化设计
在设计过程中，可以优化门电路的选择和布局，以减小电路的体积和功耗，提高 电路的性能和可靠性。
OR门
当所有输入都为低电平（0）时，输出才为 低电平（0）；只要有一个输入为高电平 （1），输出就为高电平（1）。
NAND门
与非门，当所有输入都为高电平时，输出 为低电平；只要有一个输入为低电平，输 出就为高电平。
NOT门
又称非门，输入为高电平时，输出为低电 平；输入为低电平时，输出为高电平。
输入和输出逻辑值
组合逻辑电路的基本概念
组合逻辑电路
真值表
由门电路组成的电路，用于实现逻辑 运算。
表示输入变量与输出变量之间逻辑关 系的表格。
输入变量和输出变量
输入到组合逻辑电路的信号称为输入 变量，从组合逻辑电路输出的信号称 为输出变量。
组合逻辑电路的分析
分析步骤
通过查看电路图，列出输入和输出变量，确定每个门电路的功能，并使用真值 表或逻辑表达式来描述整个电路的逻辑功能。
常用组合逻辑器件的使用
总结词
熟悉常用组合逻辑器件的特性和应用
详细描述
了解常用组合逻辑器件，如编码器、译码器 、数据选择器、比较器等的特性和工作原理 。掌握这些器件的应用场景和使用方法，能
够根据实际需求选择合适的器件。
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加法器
总结词
加法器是一种实现二进制加法运算的电 路。
KF8F4110 12 20 22 30 32 数据手册说明书
KF8F4110/12/20/22/30/32数据手册V2.68位微控制器KF8F4110/12/20/22/30/32数据手册KF8F4110/12/20/22/30/32数据手册V2.6芯旺微电子-2/257-产品订购信息型号订货号封装FLASH RAM FLASH自写DATAEEPROM内部OSC外部HF/LFOSC8位定时器16位定时器8位PWM16位PWM CCP内部参考(V)AMP CMP12位ADC USARTSSCI(SPI/I2C)RTC工作电压(V)内核版本KF8F4110KF8F4110SB SOIC-816KB1040B Y N4MHz16MHz/32.768kHz122N/2/3/4N131/Y 2.1~5.5V2KF8F4110SD SOIC-1416KB1040B Y128B4MHz16MHz/32.768kHz132412/3/4N21011Y 2.1~5.5V2KF8F4110TD TSSOP-1416KB1040B Y128B4MHz16MHz/32.768kHz132412/3/4N21011Y 2.1~5.5V2KF8F4112KF8F4112SE SOIC-1616KB1040B Y128B4MHz16MHz/32.768kHz132412/3/4121211Y 2.1~5.5V2KF8F4112OG SSOP-2016KB1040B Y128B4MHz16MHz/32.768kHz132412/3/4121411Y 2.1~5.5V2KF8F4112SG SOIC-2016KB1040B Y128B4MHz16MHz/32.768kHz132412/3/4121411Y 2.1~5.5V2KF8F4120KF8F4120SD SOIC-1416KB1040B Y128B8MHz16MHz/32.768kHz132412/3/4N21011Y 2.1~5.5V2KF8F4122KF8F4122SE SOIC-1616KB1040B Y128B8MHz16MHz/32.768kHz132412/3/4121211Y 2.1~5.5V2KF8F4122OG SSOP-2016KB1040B Y128B8MHz16MHz/32.768kHz132412/3/4121411Y 2.1~5.5V2KF8F4122SG SOIC-2016KB1040B Y128B8MHz16MHz/32.768kHz132412/3/4121411Y 2.1~5.5V2KF8F4122NG QFN-2016KB1040B Y128B8MHz16MHz/32.768kHz132412/3/4121411Y 2.1~5.5V2KF8F4130KF8F4130SD SOIC-1416KB1040B Y128B16MHz16MHz/32.768kHz132412/3/4N21011Y 2.1~5.5V2KF8F4130TD TSSOP-1416KB1040B Y128B16MHz16MHz/32.768kHz132412/3/4N21011Y 2.1~5.5V2KF8F4132KF8F4132SE SOIC-1616KB1040B Y128B16MHz16MHz/32.768kHz132412/3/4121211Y 2.1~5.5V2KF8F4132OG SSOP-2016KB1040B Y128B16MHz16MHz/32.768kHz132412/3/4121411Y 2.1~5.5V2KF8F4132SG SOIC-2016KB1040B Y128B16MHz16MHz/32.768kHz132412/3/4121411Y 2.1~5.5V2注：1.KF8F4110SB无T2资源。
第13章 STC单片机ADC原理及实现(3)
直流电压测量和串口显示
--具体实现过程
tmp=(ADC_RES*4+ADC_RESL); //得到ADC转换的数字量
voltage=(tmp*5.0)/1024;
//计算得到对应的浮点模拟电压值
sprintf(tstr,“%1.4f”,voltage); //将浮点数转换成对应的字符
if(voltage!=old_voltage)
}
//重新启动ADC转换
ADC_CONTR=ADC_POWER |ADC_SPEEDLL | ADC_START | ch;
}
直流电压测量和串口显示
--具体实现过程
void main()
//主程序
{
unsigned int i;
SCON=0x5A;
//串口1为8位可变波特率模式
T2L=65536-OSC/4/BAUD;
//定义无符号整型变量tmp
float old_voltage=0;
//定义浮点变量old_voltage
直流电压测量和串口显示
--具体实现过程
void SendData(unsigned char dat) {
while(!TI); TI=0; SBUF=dat; }
//定义函数SendData
直流电压的测量和串口显示
--直流分压电路原理
直流电压的测量和串口显示
--直流分压电路原理
在该结构中，存在SW1~SW16个按键，当：
按下按键SW16时，将VCC的电压送到单片机P1.4引脚上 按下按键SW15时，将VCC电压的15/16送到单片机P1.4引脚上 按下按键SW14时，将VCC电压的14/16送到单片机P1.4引脚上 按下按键SW13时，将VCC电压的13/16送到单片机P1.4引脚上 按下按键SW12时，将VCC电压的12/16送到单片机P1.4引脚上 按下按键SW11时，将VCC电压的11/16送到单片机P1.4引脚上 按下按键SW10时，将VCC电压的10/16送到单片机P1.4引脚上
电子技术基础- 模拟量和数字量的转换
EOC D0--7
第10章 模拟量和数字量的转换
10.2 A/D转换器
ADC0809管脚功能 8个模拟量输入端
启动A/D转换 转换结束信号
IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 START
EOC
D0
输出允许信号
OE
实时时钟 CLK
电源电压
UCC
正负参考电压 VREF(＋)
地 GND D1
1
28
IN2
第10章
模拟量和数字量的转换
10.1 D/A转换器
能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称A/D转换器或ADC。 能将数字量转换为模拟量的电路称为数模转换器，简称D/A转换器或DAC。 1.D/A转换器的基本原理及主要技术指标
d0
输入
d1
dn-1
…
D/A
输出
u o K u (d n1 2 n1 d n2 2 n2 d 1 21 d 0 2 0 )
10.2 A/D转换器
1. A/D转换器的基本原理及主要技术指标 A/D转换器的转换过程
ui（t）
CPS S
C
uS（t）
ADC的数字 化编码电路
输入模拟电压 采样保持电路 采样展宽信号
…
Dn-1 d1
d0 数字量输出
第13章 模拟量和数字量的转换
10.2 A/D转换器
采样-保持电路
A1 _
+ +
A2 _
2.D/A转换器的构成
+VREF
IREF
R
I3 2R
S3
S2
二进制权电阻网络D/A转换器
I2 4R S1
I1 8R S0
MSP430教程13：MSP430单片机比较器A模块
MSP430单片机比较器A模块比较器A模块以下图可以看出比较器A的结构大概可以分4部分构成，分别为模拟输入，比较器A核心，低通虑波器，基准电压部分和中断部分组成。
首先，整个比较器A的工作必需由CAON位置为1时才能工作的，此位属CACTL1控制寄存器。
单片机上电时此位是为0的，也就是说比较器是不工作的。
以下大概讲述几个部分电路的功能和一些相关信息。
模拟输入电路：外部模拟引脚信号CA0，CA1(正负端)可以分别由P2CA0,P2CA1位控制开或关。
经过软件的设置可以分别与内部的几个基准电压进行比较（0.5VCC,0.25VCC,三极管门值电压）或外部其中的电压进行比较。
应用的硬件比较可以分为以下三种组合：两个外部引脚输入信号进行比较其中一个外部引脚信号与内部的0.5VCC或0.25VCC比较其中一个外部引脚信号与内部基准电压比较参考电压发生器参考电压电路是可以由CARSEL，CARERF0，CARERF1位来控制电压的产生。
通过软件设置可以选择几种电压输出到比较器的输入中作为比较，当然此参考电压也可以通过单片机的引脚往外部提供参考电压之用。
比较器A核心比较器CAON位控制开关，CAEX位控制位控制方向。
低通虑波器低通虑波器只需一个CAF位来控制此虑波器的功能开与关。
此虑波器功能是用于消除比较器输出信号的毛剌，以保证信号的质量和中断请求的可靠性。
中断请求比较器A模块是具有中断功能的，如比较器功能CAIE中断允许开了，在CAIF信号产生时将生产中断（当然GIE要为1时）。
比较器A模块是具有中断独立向量的，是一个单独的中断，CUP接受请求后会硬件自动清除中断标志位CAIFG。
比较器模块相关寄存器说明CACTL1 比较器控制寄存器1CAEX:控制内部比较器A的输入信号和输出信号的方向CARSEL:控制内部参考电压加到比较器A的正输入端还是负输入端由结构图可以看出,CAEX,CARSEL在不同设置时,比较器A输入端的所加的参考电压是有不同的.请参考以下列表:-----------------------------------CARSEL CAEX参考电压接入端0 0 内部参考源加到比较器的正端0 1 内部参考源加到比较器的负端1 0 内部参考源加到比较器的负端 1 1 内部参考源加到比较器的正端CAREF1, CAREF0选择参考源:0 使用外部参考1 选择0.25VCC为参考电压2 选择0.5VCC为参考电压3 选择二极管电压为参考电压,须参见具体IC的资料CAON:控制比较器A的打开与关闭0 关闭比较器工作1 打开比较器工作CAIES:中断边沿触发模式选择0 上升沿使中断标志CAIFG置位1 下降沿使中断标志CAIFG置位CAIE:比较器中断允许0 禁止中断1 允许中断CAIFG: 比较器中断标志0 没有中断请求1 有中断请求标志信号CACTL2 比较器控制寄存器2P2CA1：控制输入端CA10 外部引脚信号不与比较器A连接1 外部引脚信号与比较器A连接P2CA0:控制输入端CA00 外部引脚信号不与比较器A连接1 外部引脚信号与比较器A连接CAF: 选择比较器输出端是否经过RC低通滤波器0 开通RC低通滤波器1 直通信号CAOUT:比较器A输出的信号0 CA0小于CA11 CA0大于CA1CAPD 端口禁止寄存器比较器A模块的输入输出与IO口共用引脚,可以控制IO端口输入缓冲器的通断开关.CAPD控制位初始化为0,则端口输入缓冲器有效.当相应位为1时,端口输入缓冲器无效。
模拟比较器的应用
LOOP CMP2 #0 CMP1 #28H R2 #5 R2 TEST1 A CMP1 C ACC. C LED1 C CMP1,#38H R2 #5 R2 TEST2 A CMP1 C ACC. C LED2 C CMP1,#0 CMP2,#28H R2 #5 R2 TEST3 A CMP2 C ACC. LED3 C CMP2,#38H R2 #5 R2 TEST4 A CMP2 C ACC. 关闭比较器 2 使能比较器 1 选通 CIN1A 选用内部参考电压 延时 取信号 A 的检测结果 控制 LED1 使能比较器 1 选通 CIN1B 选用内部参考电压 延时 取信号 B 的检测结果 控制 LED2 关闭比较器 1 使能比较器 2 选通 CIN2A 选用内部参考电压 延时 取信号 C 的检测结果 控制 LED3 使能比较器 2 选通 CIN2B 选用内部参考电压 延时 取信号 D 的检测结果
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信号 A 应该输入比较器 1 的正向输入端 CIN1A P0.4 信号 B 应该输入比较器 1 的反向输入端 CMPREF P0.5 LED 应该接在它的输出端 CMP1O P0.6 在程序设计中 有三件事要做 首先在主程序的初始化部分应该将比较器 1 的输入端设置为模拟输 入状态 将比较器 1 的输出信号从 CMP1O 输出 以便控制 LED 设置好比较器 1 的中断功能 其次在 中断向量区填写一条转移指令 引导到比较器 1 的中断子程序 最后编写比较器 1 的中断子程序 由于 比较器输出端的上升沿和下降沿均能触发中断 故在中断子程序里要根据情况分别处理 相关程序如下 比较器 1 控制 寄存器 CMP1 DATA 0ACH P0 方式寄存器 1 P0M1 DATA 84H P0 方式寄存器 2 P0M2 DATA 85H P0 数据输入禁能 PT0AD DATA 0F6H 中断使能寄存器 1 IEN1 DATA 0E8H 比较器 1 中断使能 EC1 BIT IEN1.5 比较器 1 输入 A 正向输出端 CIN1A BIT P0.4 比较器参考输入 反向输出端 CMPREF BIT P0.5 比较器 1 输出 CMP1O BIT P0.6 ORG LJMP ORG LJMP ORG MAIN 0000H MAIN
PSoC系统中常用模拟模块
具有33 种用户编程增益设置值，最大增益48.0； 高输入阻抗； 可配置参考电压； 单端输出。
2
功能说明
PGA能够对内部或外部输入的信号进行放大。
参考电压可以是电源地Vss、内部的模拟地AGND，也 可以是其它参考电压。
PGA具有两段式传递函数 对于大于或等于1 的增益，电阻串的顶端连接到运算放大 器的输出，电阻串的抽头连接至运算放大器的反相输入。
28
模块参数
Data Format 的取值范围：
29
应用程序接口
cOutputValue：1个用于指定输出电压的字节。允许数值处于对应于数 据格式（Data Format）参数的取值范围内，此数值在下表中给出。
30
19
结构特性（续）
计算出来的值是理想值，由于系统干扰及偏差， 与实际值存在一定的误差。 为了让积分器能够作为增量型模数转换器的功能， 还要用到两个数字单元：
1个用来计数积分周期数的定时器（Timer） 1个用来计算比较器输出为正数的计数器（Counter）
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结构特性（续）
一般情况下，构建1个12位增量型模数转换器需要使用1个 12位的计时器和1个12位的计数器，定时器和计数器需采 用与积分器模块列时钟相同的时钟。每经过1个积分周期， 若比较输出为正，计数器加4，这就要求计数器能存储14 位数据。定时器也同样需要14位。 为减少硬件资源的占用，定时器和计数器的低8位均用一 个数字基本单元实现，高位用软件实现。两个数字模块各 有1个中断服务程序，定时器模块的中断优先级更高。 定时器的设置用于每隔256个计数或64个积分周期生成1 个中断。这样就定义了1个积分周期。计数器的设置最高 为64个积分周期。当第64个周期结束时，计数器在1个中 断周期内完成复位。因此，采样时间为65个中断周期。
PIC单片机比较器
比较器 SFR 汇总
Bit 31/23/15/7 — — ON Bit 30/22/14/6 — — COE Bit 29/21/13/5 — — CPOL — Bit 28/20/12/4 — — — CREF Bit 27/19/11/3 — — — — Bit 26/18/10/2 — — — — Bit 25/17/9/1 — — — CCH<1:0> Bit 24/16/8/0 — — COUT
写入时会将 IFS1 中的选定位清零，读取时获得的值未定义 写入时会将 IFS1 中的选定位置 1，读取时获得的值未定义 写入时会将 IFS1 中的选定位取反，读取时获得的值未定义 — — I2C2MIE SPI2EIE — — I2C2SIE CMP2IE — DMA3IE I2C2BIE CMP1IE — DMA2IE U2TXIE PMPIE USBIE DMA1IE U2RXIE AD1IE FCEIE DMA0IE U2EIE CNIE
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比较器
EVPOL<1:0>
写入时会将 CM2CON 中的选定位清零，读取时获得的值未定义 写入时会将 CM2CON 中的选定位置 1，读取时获得的值未定义 写入时会将 CM2CON 中的选定位取反，读取时获得的值未定义 — — SIDL — — — — — — — — — — — — — — — — C2OUT — — — C1OUT
写入时会将 IEC1 中的选定位清零，读取时获得的值未定义 写入时会将 IEC1 中的选定位置 1，读取时获得的值未定义 写入时会将 IEC1 中的选定位取反，读取时获得的值未定义 — — — — SPI2IP<2:0> CMP2IP<2:0> CMP1IP<2:0> PMPIP<2:0> SP2IS<1:0> CMP2IS<1:0> CMP1IS<1:0> PMPIS<1:0>
集成运算放大器
管脚排列规则： 对于双列直插式封装，将器件正放（看顶部），将 切口或圆形标记放在左边，由左下角开始按逆时钟 方向排列序号。如图13-1所示 。
若 R1 = R 2 = R3 = R F ，则： u o = u i 2 − u i1 由此可见，输出电压与两个输入电压之 差成正比，实现了减法运算。该电路又称为 差动输入运算电路或差动放大电路。
二、加法运算电路
根据运放工作在线性区的两条分析依据可知： i f = i1 + i 2 u u u ui 1 R1 i1 if i1 = i1 ， i 2 = i 2 ， i f = − o R1 R2 RF 由此可得：
1.开环电压放大倍数(差模电压放大倍数) Ad 它是指运放在没有外接反馈的情况下，输入端加一个小信号， 测得的电压放大倍数。它是决定运放精度的主要参数，其值越 大，精度越高。F007开环电压放大倍数约为105倍（100dB）。 2.共模抑制比KCMRR 表征的是运放对干扰信号的抑制能力，KCMRR 越大，共模抑制 性能真好。用差模电压放大倍数Ad与共模电压放大倍数Ac之比 的绝对值来表示。若用分贝为单位，则表示为： F007的KCMRR约为80dB
if
RF
－
∞
uo +
Δ
式中的负号表示输出电压与输 入电压的相位相反。
闭环电压放大倍数为： uo RF =− Auf = ui R1 当 R F = R1 时， u o = −u i ， 即 Auf = −1 ，该电路就成了反 相器。 图中电阻 Rp 称为平衡 电 阻， 通 常取 R p = R1 // R F ， 以 保证其输入端的电阻平衡，从 而提高差动电路的对称性。
13 模拟电子线路的Multisim仿真
第12章模拟电子线路的Multisim仿真12.1 教学要求1. 了解Multisim基本操作2. 掌握构建仿真电路模型3. 熟悉常用的虚拟仪表及元件（现实元件与虚拟元件）4. 了解Multisim软件如何验证电路和设计电路。
12.2 基本概念1现实元器件和虚拟元器件Multisim10元器件分为现实元器件和虚拟元器件。
现实元器件是给出了具体的型号，它们的模型参数根据该型号元器件参数的典型值确定，有相应的封装，可以传送到印刷电路板设计软件中；虚拟元器件没有型号，它们的模型参数是根据这种元器件各种型号参数的典型值，而不是某一种特定型号的参数典型值确定，没有相应的封装，不能传送到印刷电路板设计软件中。
1）现实元器件库（1）电源库包括常用的电源和信号源，如直流电压源，交流电压源，直流电流源以及受控电源等。
（2）基本元件库包括常用的现实的二极管，电阻、电容、开关等。
（3）二极管库包含常用的普通二极管、Led、稳压管、晶闸管等。
（4）晶体管库包含常用的双极性三极管、达林顿管、MOS管等。
（5）模拟元件库包含常用的运放，比较器等。
（6）功率器件库包含三端稳压管、微控电源，PWM控制器。
2）. 虚拟元器件库在Multisim10主界面的虚拟元器件工具栏上提供9种虚拟元器件。
2 虚拟仪表（1）数字万用表（Multimeter）用于用于测量仿真电路直流交流电压和电流的。
（2）函数信号发生器 (Function Generator)用于仿真电路产生正弦波、方波、三角波信号。
（3）瓦特表(Wattmeter)用于测量仿真电路交流功率的。
（4）示波器 (Oscilloscope)有两个通道，用于观察仿真电路某点波形。
（5）频率计数器(Frequency counter)用于信号的频率计数。
（6）波特图仪 (Bode Plotter)用于测量仿真电路幅频特征曲线。
（7）IV特性分析仪（IV-Analysis）用于测量二极管或三极管的伏安特性曲线的。
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PIC单片机原理 单片机原理
C1INV: Comparator 1 Output Inversion bit 1 = C1 output inverted ；0 = C1 output not inverted CIS: Comparator Input Switch bit When CM2:CM0 = 110: 1 = C1 VIN- connects to RA3/AN3 C2 VIN- connects to RA2/AN2 0 = C1 VIN- connects to RA0/AN0 C2 VIN- connects to RA1/AN1 CM2:CM0: Comparator Mode bits
PIC单片机原理 单片机原理
PIC单片机原理 单片机原理
PIC单片机原理 单片机原理
Comparator Interrupts The comparator interrupt lag is set whenever there is a change in the output value of either comparator.
CMCON bit6,or bit7
PIC单片机原理 单片机原理
PIC单片机原理 单片机原理
COMPARATOR VOLTAGE REFERENCE MODULE
PICtor Voltage Reference Enable bit 1 = CVREF circuit powered on 0 = CVREF circuit powered down CVROE: Comparator VREF Output Enable bit 1 = CVREF voltage level is output on RA2/AN2/VREF-/CVREF pin 0 = CVREF voltage level is disconnected from RA2/AN2/VREF-/CVREF pin CVRR: Comparator VREF Range Selection bit 1 = 0 to 0.67 VDD, with VDD /24 step size 0 = 0.25 VDD to 0.75 VDD, with VDD /32 step size CVR3:CVR0: Comparator VREF Value Selection bits 0 ≤ VR3:VR0 ≤ 15 When CVRR = 1: CVREF = (VR<3:0>/ 24) • (VDD) When CVRR = 0: CVREF = 1/4 • (VDD) + (VR3:VR0/ 32) • (VDD)
PIC单片机原理 单片机原理
13 COMPARATOR MODULE
16F877A的AD转换模块
含2个模拟比较器 输入引脚与RA0~3共用， 输出引脚RA4~5 片内可编程参考电压
PIC单片机原理 单片机原理
C2OUT: Comparator 2 Output bit When C2INV = 0: 1 = C2 VIN+ > C2 VIN- ；0 = C2 VIN+ < C2 VINWhen C2INV = 1: 1 = C2 VIN+ < C2 VIN- ；0 = C2 VIN+ > C2 VINC1OUT: Comparator 1 Output bit When C1INV = 0: 1 = C1 VIN+ > C1 VIN- ；0 = C1 VIN+ < C1 VINWhen C1INV = 1: 1 = C1 VIN+ < C1 VIN- ；0 = C1 VIN+ > C1 VINC2INV: Comparator 2 Output Inversion bit 1 = C2 output inverted ；0 = C2 output not inverted