门电路
⻔电路是数字电⼦电路中的基本组成部分，⽤于处理逻辑运算。⻔电路接受⼀个或多个输⼊信号，根据特定的逻辑产⽣⼀个输出信号。
常⻅的⻔类型包括与⻔、或⻔、⾮⻔、异或⻔等。
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与⻔（AND Gate）: 只有当所有输⼊信号都为⾼电平时，与⻔才输出⾼电平。否则，输出低电平。
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或⻔（OR Gate）: 只要有⼀个输⼊信号为⾼电平，或⻔就输出⾼电平。只有当所有输⼊信号都为低电平时，输出低电平。
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⾮⻔（NOT Gate）: 只有⼀个输⼊信号，当输⼊信号为⾼电平时，输出低电平；当输⼊信号为低电平时，输出⾼电平。
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异或⻔（XOR Gate）: 当输⼊信号相同时，输出低电平；当输⼊信号不同时，输出⾼电平。
施密特触发器
如何在电路中确定逻辑上的0和1?
施密特触发器（Schmitt Trigger）是⼀种电⼦电路，常⽤于数字逻辑电路和信号处理电路中。它具有两个不同的阈值电压级别，通过这些不同的电压级别，可以将输⼊信号转换为相对稳定的输出信号
施密特触发器是⼀种逻辑输⼊，将提供滞后或两个阈值电平：⾼和低。这将使我们能够减少噪声信号产⽣的误差，从⽽产⽣⽅波。此外，
它还可⽤于将三⻆波和正弦波等其他类型的信号转换为⽅波。
施密特触发器⼯作原理图
施密特触发器⾥⾯什么是 UTP 和 LTP？
UTP ：UP Trigger Point
LTP ：Low Trigger Point
施密特触发器中的 UTP和LTP，UTP代表上触发点，⽽ LTP代表下触发点。
滞后可以定义为当输⼊⾼于某个选定阈值 (UTP) 时，输出为低。当输⼊低于阈值 (LTP) 时，输出为⾼；当输⼊介于两者之间时，输出保持
其当前值。这种双重阈值动作称为滞后。
下⾯为施密特触发器⼯作原理，上下触点图：
举⼀个温控报警的例⼦：
设定温度报警值为上限70度，温度报警下限为60度。
UTP为70度，LTP为60度。
让温度上升到70度时，温度报警开启，此时开始调温，温度降低，温度降低到60度时，温度报警解除。
这样设计可以让系统避免误触发，这种双重阈值动作称为滞后。
举⼀个反⾯的例⼦，如果只设置⼀个70度的报警值，如果温度升到70度后，温度⼜⽴即下降到69度，然后温度⼜升⾼到71度， 此时会出
现来回触发的现象，这种情况要尽量避免。
施密特触发器的主要⽤途
简单的振荡器
有两个阈值使施密特触发器能够像可预测的振荡器⼀样发挥 555定时器 的作⽤。下⾯为：简单的施密特触发器振荡器
开关去抖
作为逻辑输⼊的机械开关并不是最好的主意。开关触点往往有些弹性，会导致很多不必要的抖动，这⼜会导致多次转换和进⼀步的故障。
使⽤带有简单 RC 电路的施密特触发器可以帮助缓解这些问题。
下图为：施密特触发器开关去抖动器
当开关被按下时，它会使电容放电并导致输出变⾼⼀段时间，直到电容器再次充电，在输出上产⽣⼀个⼲净的脉冲。
其他⽤途
施密特触发器主要⽤于将正弦波变为⽅波。
这些通常⽤于消除数字电路中信号噪声的信号调理等应⽤。
555定时器
555，全称"通⽤单双极型定时器"（General-purpose Single Bipolar Timer），意思是555的⼀个芯⽚中包含⼀个（单）⽤三极管做成的
（双极型）定时器。它在外接⼀个电阻和⼀个电容后，能够精确地实现延时功能。利⽤这个功能我们可以实现很多种电路，最常⽤的有三种：⽆稳态电路, 单稳态电路, 双稳态电路
下⾯分别介绍每⼀种电路的结构和⽤法。
555定时器引脚介绍
⽆稳态电路(多谐振荡器)
可以产出方波
原理图如下:
⼯作原理如下：
⾸先电源VCC通过R1和R2给C电容充电，⾸先电容的电压肯定⽐较⼩，⼩于 1VCC/3，同样C1正端是2VCC/3，C2负端1VCC/3，TH和
TR端是连接在⼀起的，刚开始是⼩于 1VCC/3，此时C1输出1，C2输出0，此时置位端有效，Q为1，Q⾮为0，uo为1，三极管截⽌，
输出⾼电平。
此时，电源仍然给电容充电，当TH和TR端是连接在⼀起的那点⼩于2VCC/3⼤于1VCC/3，C1输出1，C2输出1，三极管导通，uo为
1，当电容⼤于2VCC/3的时候，此时C1输出0，C2输出1，此时Q为0，Q⾮为1，uo为0，输出低电平，三极管导通状态。
电容会 通过7脚进⾏放电，放电之后，TH和TR连接在⼀起的点的电压会慢慢减⼩，⼩于2VCC/3⼤于1VCC/3，之后⼜会⼩于
1VCC/3，重复，构成多谐振荡器。
ADC转换器
ADC（Analog-to-Digital Converter）和 DAC（Digital-to-Analog Converter）都是⽤于模拟信号与数字信号之间的转换器。
在现实世界中，常⻅的信号⼤都是模拟量，像温度、声⾳、⽓压等，但在信号的处理与传输中，为了减少噪声的⼲扰，较多使⽤的是数字
量。因此我们经常会将现实中的模拟信号，通过 ADC 转换为数字信号进⾏运算、传输、储存，再通过 DAC 转换为模拟信号，呈现出来。
ADC⼯作原理
ADC将模拟信号转换为数字信号。它的基本原理是将连续时间的模拟信号转换为离散时间的数字信号。
具体来说，ADC将模拟信号在时间上进⾏采样，然后通过量化操作将每个采样值转换为数字编码。这些数字编码⽤⼆进制代码表⽰。
ADC在转换过程中需要通过采样频率和精度来决定转换质量，采样频率和精度越⾼，转换质量越好，但同时也会增加转换的成本和复杂
度。
ADC包括采样、量化和编码三个步骤。
采样
因为输⼊的模拟信号是连续的，⽽将要输出的数字信号是离散的，所以只能进⾏瞬时采样，再将采样值转换为输出的数字量，再重新开始下⼀轮的采样。
保持
保持电路能够采样结束后，让信号保持⼀段时间，使 ADC 有充分时间进⾏转换。⼀般采样脉冲频率越⾼、采样越密，采样值就越多，采样保持电路的输出信号就越接近输⼊信号的波形。采样 - 保持电路的基本形式如下：
量化
采样得到的数字量，必须为某个规定的最⼩数值单位的整数倍，这个转换过程称为量化，所取的最⼩数量单位称为量化单位 Δ。数字信号
最低有效位 LSB 的 1 所代表的数量⼤⼩就等于 Δ。
因为模拟电压是连续的，不⼀定能被 Δ 整除，因此会出现量化误差。
量化级越细，量化误差就越⼩，所⽤⼆进制代码的位数就越多，电路也越复杂。
编码
将量化的结果⽤⼆进制(或其他进制)表⽰出来，称为编码。
ADC常⻅类型
并联⽐较型
并联⽐较型 ADC ⼜称 Flash ADC，属于直接 ADC，能将输⼊的模拟电压直接转换为输出的数字量，不需要经过中间变量转换。它由⼀系
列电压⽐较器组成，每个⽐较器将输⼊信号与唯⼀的分压后的参考电压进⾏⽐较。⽐较器的输出连接编码器电路的输⼊，产⽣⼆进制的输
出。
不仅在操作理论⽅⾯是最简单的，⽽且在速度⽅⾯也是最有效的 ADC 技术，仅受⽐较器和栅极传播延迟的限制。不幸的是，对于任何给定
数量的输出位，它是最密集的组件。
并联⽐较型 ADC 的转换速度是最快的，缺点是需要使⽤很多电压⽐较器和⼤规模的转换电路(常⻅的并联⽐较型输出⼤都在8位以下)。
逐次逼近型
逐次逼近型(Successive Approximation)ADC 采⽤的是⼀种反馈⽐较型电路结构。由⽐较器、DAC、寄存器、时钟脉冲源和控制逻辑等组
成：
其原理是，设定⼀个数字量，通过 DAC 得到⼀个对应的输出模拟电压。将这个模拟电压和输⼊的模拟电压信号从最⾼位开始顺序地相⽐
较，如果两者不相等，则调整所取的数字量，直到两个模拟电压相等为⽌，最后所取的这个数字量就是所求的转换结果。其过程像⽤天平
去称量位置重量的物体，先加⼤砝码，再逐次添加或换⽤⼩砝码。
逐次逼近型 ADC 的优点是速度⾼，功耗低，在低分辨率(12 位)下具有性价⽐优势;
缺点是转换速率⼀般，电路规模中等。
双积分型(V-T)
双积分型 ADC 是⼀种间接 ADC，它⾸先将输⼊的模拟电压信号转换成与之成正⽐的时间宽度信号，随后在此时间宽度内，对固定频率的
时钟进⾏脉冲计数，计数的值就是正⽐于模拟输⼊电压的数字信号。因此，也将这种 ADC 称为电压 - 时间变换型(V-T)ADC。
双积分型 ADC 由积分器、⽐较器、计数器、控制逻辑和时钟信号源组成，如图：
双积分型 ADC 的优点是⼯作性能稳定(两次积分，排除 RC 参数差异)、抗⼲扰能⼒强(积分受噪声影响不⼤)；
缺点是转换速率低(转换精度依赖于积分时间)
过采样型（Σ-Δ）
Σ-Δ 调制型 ADC 的原理与上⽂的并联型与逐次逼近型 ADC 不同，它不是将采样信号的绝对值进⾏量化编码，⽽是将两次相邻采样值之差
(增量)进⾏量化与编码的。其基本结构如下：
*Σ-Δ 调制型 ADC 的优点是可以容易地做到⾼分辨率测量;
缺点是转换速率低、电路规模⼤
电压 - 频率变换型(V-F)
电压 - 频率变换型(V-F)ADC 是⼀种间接 ADC。
主要由 V-F 变换器(也称为压控振荡器 Voltage Controlled Oscillator，简称 VCO)、计数器及其时钟信号控制闸⻔、寄存器、单稳态触发器
等⼏部分构成：
其原理是：将输⼊的模拟电压信号转换为对应的频率信号。
在固定的时间内对频信号率计数，计数结果正⽐于输⼊电压的幅值
DAC转换器
DAC将数字信号转换为模拟信号。它的基本原理是将数字信号通过数字编码转换为模拟信号。
具体来说，DAC将数字信号的⼆进制代码解码，并根据解码结果输出对应的模拟信号。
DAC的输出模拟信号可以是连续的，也可以是分段的。
DAC的输出质量取决于DAC的分辨率和更新速率，分辨率越⾼，更新速率越快，输出质量越好。
DAC 常⻅类型
开关树型
开关树型 DAC 是最简单粗暴的 DAC，由电阻分压器和树状的开关⽹络组成：
开关树型 DAC 特点是电阻种类单⼀，且在输出端基本不取电流的情况下，对开关导通电阻要求不⾼；但缺点是⽤的开关太多。
权电流型
在分析权电阻⽹络与倒 T 形电阻⽹络时，会将模拟开关当理想器件看待，但实际中它们存在⼀定的导通电阻和压降，开关之间的⼀致性⼜
有差别，所以会产⽣转换误差⽽影响精度。
解决⽅法是采⽤权电流型 DAC，它有⼀组恒流源，每个恒流源电流⼤⼩依次为前⼀个的⼀半，与输⼊⼆进制对应位的权成正⽐。采⽤恒流
源使得每个⽀路电流⼤⼩不再受开关导通电阻和压降的影响。
权电阻⽹络
权指的是⼀个多位⼆进制数中，每⼀位 1 所代表的数值。例如，⼀个 n 位⼆进制数
从最⾼位(Most Significant Bit, MSB)到最低位(LSB)的权依次为
权电阻⽹络型 DAC(属于电压输出型)的原理如下图所⽰(4 位)，它由权电阻⽹络，4 个模拟开关和 1 个求和放⼤器组成：
