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上篇 模拟电路设计部分3

1 简单运算放大器的应用3

1.1 PSoC芯片内通用放大器工作原理3

1.2 电压跟随器的设计与实现4

1.2.1 电压跟随器电路的硬件设计4

1.2.2 添加软件控制代码7

1.2.3 引脚分配9

1.2.4 设计下载与测试9

思考题9

2 同相放大器的设计及实现10

2.1 同相模拟增益放大器的设计及实现10

2.1.1 同相模拟增益放大器的原理10

2.1.2 同相模拟增益放大器电路的设计11

2.1.3 添加软件控制代码12

2.1.4 引脚分配12

2.1.5 设计下载与测试13

2.2 同相程控增益放大器的设计及实现13

2.2.1 同相程控增益放大器的原理13

2.2.2 同相程控增益放大器电路的设计14

2.2.3 添加软件控制代码15

2.2.4 引脚分配15

2.2.5 设计下载与测试15

思考题16

3 反相放大器的设计及实现17

3.1 反相模拟增益放大器的设计及实现17

3.1.1 反相模拟增益放大器的原理17

3.1.2 反相模拟增益放大器电路的设计18

3.1.3 添加软件控制代码19

3.1.4 引脚分配19

3.1.5 设计下载与测试20

3.2 反相程控增益放大器的设计及实现20

3.2.1 反相程控增益放大器的原理20

3.2.2 反相程控增益放大器电路的设计21

3.2.3 添加软件控制代码22

3.2.4 引脚分配22

3.2.5 设计下载与测试22

3.3 加法器的设计及实现23

3.3.1 加法器的原理23

3.3.2 加法器电路的设计24

3.3.3 添加软件控制代码25

3.3.4 引脚分配25

3.3.5 设计下载与测试26

3.4 减法器的设计及实现26

3.4.1 减法器的原理26

3.4.2 减法器电路的设计27

3.4.3 添加软件控制代码29

3.4.4 引脚分配29

3.4.5 设计下载与测试29

3.5 电流-电压转换器的设计及实现30

3.5.1 电流-电压转换器原理30

3.5.2 电流-电压转换电路的设计30

3.5.3 添加软件控制代码33

3.5.4 引脚分配33

3.5.5 设计下载与验证33

思考题34

4 仪表放大器的设计及实现35

4.1 仪表放大器的设计原理35

4.2 仪表放大器电路的设计36

4.3 添加软件控制代码37

4.4 引脚分配38

4.5 设计下载与测试38

思考题39

5 积分器和微分器的设计及实现40

5.1 积分器电路的设计及实现40

5.1.1 积分器的原理40

5.1.2 积分器电路的设计41

5.1.3 添加软件控制代码42

5.1.4 引脚分配42

5.1.5 设计下载与测试42

5.2 微分器电路的设计及实现43

5.2.1 微分器的原理43

5.2.2 微分器电路的设计43

5.2.3 添加软件控制代码44

5.2.4 引脚分配45

5.2.5 设计下载与测试45

思考题46

6 一阶有源滤波器的设计及实现47

6.1 一阶有源低通滤波器的设计及实现47

6.1.1 一阶同相有源低通滤波器的设计及实现47

6.1.2 一阶反相有源低通滤波器的设计及实现50

6.2 一阶有源高通滤波器的设计及实现54

6.2.1 一阶同相有源高通滤波器的设计及实现54

6.2.2 一阶反相有源高通滤波器的设计及实现57

思考题61

7 二阶有源滤波器的设计及实现62

7.1 二阶有源低通滤波器的设计及实现62

7.1.1 二阶有源低通滤波器的实现原理62

7.1.2 二阶有源低通滤波器电路的设计63

7.1.3 添加软件控制代码64

7.1.4 引脚分配64

7.1.5 设计下载与测试65

7.2 二阶有源高通滤波器的设计及实现65

7.2.1 二阶有源高通滤波器的实现原理65

7.2.2 二阶有源高通滤波器电路的设计66

7.2.3 添加软件控制代码67

7.2.4 引脚分配68

7.2.5 设计下载与测试68

思考题68

8 基于非线性元件的电路设计及实现70

8.1 基于混频器的峰值检测电路设计及实现70

8.1.1 基于混频器的峰值检测原理70

8.1.2 基于混频器的峰值检测电路的设计71

8.1.3 添加软件控制代码72

8.1.4 引脚分配73

8.1.5 设计下载与测试73

8.2 基于采样保持器的峰值检测电路的设计及实现74

8.2.1 基于采样保持器的峰值检测原理74

8.2.2 基于采样保持器的峰值检测电路的设计74

8.2.3 添加软件控制代码75

8.2.4 引脚分配76

8.2.5 设计下载与测试76

8.3 精密整流电路的设计及实现77

8.3.1 精密整流实现原理77

8.3.2 精密整流电路的设计77

8.3.3 添加软件控制代码79

8.3.4 引脚分配79

8.3.5 设计下载与测试80

思考题80

9 波形发生器的设计及实现82

9.1 正弦波发生器设计及实现82

9.1.1 正弦波发生器实现原理82

9.1.2 正弦波发生器电路设计83

9.1.3 添加软件控制代码84

9.1.4 引脚分配84

9.1.5 设计下载与验证85

9.2 方波发生器设计及实现85

9.2.1 方波发生器实现原理85

9.2.2 方波发生器电路设计86

9.2.3 添加软件控制代码87

9.2.4 引脚分配88

9.2.5 设计下载与验证88

9.3 三角波发生器设计及实现88

9.3.1 三角波发生器实现原理88

9.3.2 三角波发生器电路设计89

9.3.3 添加软件控制代码90

9.3.4 引脚分配91

9.3.5 设计下载与验证91

思考题91

下篇 数字电路设计部分95

1 SIO特性测试及其应用95

1.1 SIO性能测试及实现95

1.1.1 SIO原理95

1.1.2 SIO测试电路设计96

1.1.3 引脚分配100

1.1.4 设计下载与测试101

1.2 充电泵测试电路设计及实现101

1.2.1 充电泵测试电路实现原理101

1.2.2 充电泵测试电路设计102

1.2.3 引脚分配105

1.2.4 设计下载与测试105

思考题106

2 逻辑表达式及最小化实现107

2.1 POS和SOP表达式的实现107

2.1.1 POS和SOP表达式实现原理107

2.1.2 POS和SOP逻辑电路的设计108

2.1.3 引脚分配111

2.1.4 设计下载与测试112

2.2 逻辑表达式的化简及实现112

2.2.1 逻辑表达式的化简112

2.2.2 最小表达式逻辑电路的设计112

2.2.3 引脚分配115

2.2.4 设计下载与测试115

思考题115

3 编码器和译码器的设计及实现116

3.1 8-3编码器的设计及实现116

3.1.1 8-3编码器的实现原理116

3.1.2 8-3编码器逻辑电路的设计117

3.1.3 设计下载与测试122

3.2 3-8译码器的设计及实现123

3.2.1 3-8译码器的实现原理123

3.2.2 3-8译码器逻辑电路的设计124

3.2.3 设计下载与测试126

思考题127

4 码转换的设计及实现128

4.1 二进制码到七段码转换的设计及实现128

4.1.1 七段数码管实现原理128

4.1.2 二进制码到七段码转换逻辑电路的设计130

4.1.3 设计下载与测试134

4.2 二进制码到Gray码转换的设计及实现135

4.2.1 Gary码实现原理135

4.2.2 二进制码到Gray码转换逻辑电路的设计135

4.2.3 设计下载与测试138

思考题138

5 多路复用器的设计及实现139

5.1 多路复用器的实现原理139

5.1.1 2-1多路复用器的实现原理139

5.1.2 4-1多路复用器的实现原理139

5.2 多路复用器逻辑电路的设计140

5.2.1 2-1多路复用器IP核的设计140

5.2.2 4-1多路复用器IP核的设计141

5.2.3 调用多用复用器IP核实现设计142

5.2.4 引脚分配143

5.3 设计下载与测试144

思考题144

6 多位数字比较器的设计及实现145

6.1 比较器的实现原理145

6.1.1 一位比较器的实现原理145

6.1.2 多位比较器的实现原理146

6.2 比较器逻辑电路的设计147

6.2.1 一位比较器逻辑电路的设计147

6.2.2 多位比较器逻辑电路的设计148

6.2.3 调用多位比较器IP核实现设计149

6.2.4 引脚分配150

6.3 设计下载与测试151

思考题151

7 算术运算单元的设计及实现152

7.1 加法器的设计及实现152

7.1.1 加法器的实现原理152

7.1.2 加法器逻辑电路的设计154

7.1.3 设计下载与测试159

7.2 减法器的设计及实现159

7.2.1 减法器的实现原理159

7.2.2 减法器逻辑电路的设计160

7.2.3 设计下载与测试165

7.3 加法／减法器的设计与实现165

7.3.1 一位加法器／减法器的实现原理165

7.3.2 多位加法器／减法器的实现原理166

7.3.3 加法器／减法器逻辑电路的设计167

7.3.4 设计下载与测试171

7.4 乘法器的设计与实现171

7.4.1 乘法器的实现原理171

7.4.2 乘法器逻辑电路的实现173

7.4.3 设计下载与测试176

思考题176

8 锁存器和触发器的设计及实现178

8.1 基本SR锁存器的设计及实现178

8.1.1 基本SR锁存器实现原理178

8.1.2 基本SR锁存器逻辑电路的设计179

8.1.3 设计下载与测试181

8.2 同步SR锁存器的设计及实现181

8.2.1 同步SR锁存器实现原理181

8.2.2 同步SR锁存器逻辑电路设计181

8.2.3 设计下载与测试183

8.3 D锁存器的设计及实现183

8.3.1 D锁存器实现原理183

8.3.2 D锁存器逻辑电路的设计183

8.3.3 设计下载与测试186

8.4 基本D触发器的设计及实现186

8.4.1 基本D触发器实现原理186

8.4.2 基本D触发器逻辑电路设计187

8.4.3 设计下载与测试189

8.5 带置位／复位D触发器的设计及实现189

8.5.1 带置位／复位D触发器实现原理189

8.5.2 带置位／复位D触发器逻辑电路设计190

8.5.3 设计下载与测试192

思考题193

9 寄存器的设计及实现194

9.1 普通寄存器的设计及实现194

9.1.1 普通寄存器的实现原理194

9.1.2 普通寄存器逻辑电路的设计195

9.1.3 设计下载与测试198

9.2 移位寄存器的设计及实现199

9.2.1 移位寄存器的实现原理199

9.2.2 移位寄存器逻辑电路的设计199

9.2.3 设计下载与测试202

思考题202

10 有限自动状态机的设计及实现203

10.1 有限自动状态机的实现原理203

10.2 有限自动状态机逻辑电路的设计206

10.2.1 FSM逻辑电路IP核的设计206

10.2.2 调用FSM IP核完成完整的设计209

10.2.3 引脚分配211

10.3 设计下载与测试212

思考题212

11 计数器的设计及实现213

11.1 计数器的实现原理213

11.2 计数器逻辑电路的设计214

11.2.1 三位计数器IP核的设计214

11.2.2 调用三位计数器IP核完成设计215

11.2.3 引脚分配216

11.3 设计下载与测试216

思考题217

12 基于查找表的数字系统的设计及实现218

12.1 查找表实现原理218

12.2 基于查找表的数字系统电路设计220

12.2.1 基于查找表的四位计数器的IP核设计220

12.2.2 调用四位计数器的IP核实现设计223

12.2.3 引脚分配224

12.3 设计下载与测试224

思考题225

13 多谐振荡器的设计及实现226

13.1 多谐振荡器实现原理226

13.2 多谐振荡器电路设计226

13.3 引脚分配227

13.4 设计下载与测试228

思考题228

14 复杂数字系统的高层次描述及实现229

14.1 数字系统高层次描述概述229

14.2 基于高层次描述的交通灯控制实现原理229

14.3 交通灯控制电路的设计230

14.4 引脚分配235

14.5 设计下载与测试235

思考题235

附录 数字和模拟电路混合设计的实现236

1．数字-模拟转换器的实现236

2．模拟-数字转换器的实现237