数据的存储采集与转换2

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1、第11章数据的存储、采集与转换*11.1半导体存储器*11.2采样和保持电路11.3数模转换电路11.4模数转换电路半导体存储器分类：按功能只读存储器（ROM）随机存取存储器（RAM）按元件双极型存储器:速度快，功耗大。MOS型存储器：速度较慢，功耗小，集成度高。顺序存取存储器（sAM）*11.1半导体存储器11.1.1.1ROM的电路结构图11-1ROM的结构图ROM矩阵的容量=字数×位数=2n×M11.1.1只读存储器ROM11.1.1.2ROM的工作原理W0～W3四条字线表达式为输出D3D2D1D0与地址译码器输出端字线W0～W3的逻辑关系为把W0～W3与输入地址码A1

2、A0关系代入有在绘制中、大规模集成电路的逻辑图时,为了方便起见常用如图11-3所示的简化画法,有二极管的存储单元用一黑点表示。例11-1用简化的ROM存储矩阵设计全加器。解：首先列出真值表逻辑函数表达式存储器的简化矩阵阵列图如图所示。由双极型晶体管和MOS型场效应管构成的存储矩阵分别如图所示。一次编程只读存储器PROM结构示意图11.1.2.1RAM的基本结构和工作原理11.1.2随机存取存储器(RAM)1．存储矩阵存储矩阵：由存储单元(即位)构成，一个存储单元存储一位二进制数码“1”或“0”。存储器是以字为单位进行存储的。存储容量—存储器含存储单元的总个(位)数。2．地址译

3、码存储容量=字数（word）位数（bit）地址译码电路的功能是实现字的选择，每输入一组地址码就选择出一个字，只能对选择出的这个字进行读操作或写操作。3．读/写控制电路与片选控制电路读/写控制电路用于对电路的工作状态进行控制。当R/W=1时，执行读操作，R/W=0时，执行写操作。4．片选控制当CS=0时，选中该片RAM工作，CS=1时该片RAM不工作。如图所示电路是一个1024×4位RAM的实例—2l14的结构框图。11.1.2.2RAM容量的扩展1．位扩展（字长扩展）地址线、读/写控制线、片选线并联输入/输出线分开使用如用2片10244位RAM扩展为10248位RAM2

4、．字扩展（地址扩展）字数的扩展可利用外加译码器控制存储器芯片的片选输入端CS来实现。如将10244的RAM扩展为4K×4位的RAM采样和保持电路的任务是当输入信号变化较快时，要求输出信号能快速而准确的跟随输入信号的变化进行间隔采样，在两次采样之间保持上一次采样结束时的状态，如图所示电路为采样保持电路的原理图和输出波形,采样保持电路由运算放大器、保持电容C和开关S组成。*11.2采样和保持电路合理的采样频率由采样定理确定。采样定理：设采样信号S(t)的频率为fs，输入模拟信I(t)的最高频率分量的频率为fimax，则fs≥2fimax如图所示电路是集成采样—保持电路LF19

5、8的电路原理图及符号。模数与数模转换器是计算机与外部设备的重要接口,也是数字测量和数字控制系统的重要部件。将模拟量转换为数字量的装置称为模数转换器(简称A/D转换器或ADC)；传感器模拟控制模拟信号数字计算机数字控制数字信号ADCDAC将数字量转换为模拟量的装置称为数模转换器(简称D/A转换器或DAC)11.3数模转换电路一个n位二进制数可表示为其最高位到最低的权依此为数–模转换（D/A转换器）的基本思想：由于构成数字代码的每一位都有一定的“权”，因此为了将数字量转换成模拟量，就必须将每一位代码按其“权”转换成相应的模拟量，然后再将代表各位的模拟量相加即可得到与该数字

6、量成正比的模拟量，这就是构成D/A转换器的基本思想。11.3.1D/A转换器的基本原理11.3.2倒T形电阻网络D/A转换器输出电压总电流当RF=R时,上式可表示为如果是n位D/A转换器,当RF=R时,输出模拟电压值可表示为例设，试分别求出二进制数1010和1111相对应的模拟输出量。解：（1）当数字量为1010时（2）当数字量为1111时显然，输出模拟量与输入数字量成正比AD7524是CMOS单片低功耗8位并行D/A转换器。VDD：供电电压正端；GND：接地端；UREF：为基准电源端；RF：反馈电阻端；D0～D7：为输入数据端；OUT1、OUT2电阻网络的电流输出端；：为片

7、选端；:为写入控制端.11.3.3集成D/A转换器11.3.4D/A转换器的主要参数1、分辨率用输入二进制数的有效位数表示。分辨率为n位的D/A转换器中，输出电压能区分2n个不同的输入二进制代码状态，能给出2n个不同等级的输出模拟电压。也可以用D/A转换器的最小输出电压（1）与最大输出电压（所有位为1）的比值来表示。10位D/A转换器的分辨率为：2、转换精度D/A转换器的转换精度是指输出模拟电压的实际值与理想值之差，即最大静态转换误差。3．转换时间（输出建立时间）从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳