电工学 电子技术 教学课件 作者 董传岱 11.ppt

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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2．掌握随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的类型及应用;教学基本要求:1．掌握存储器的类型；熟悉D/A,A/D转换器的典型电路及转换原理;4.熟悉D/A,A/D转换器的主要转换指标.5.了解D/A、A/D转换常用芯片的使用方法。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只读存储器ROM11.1.1.1R

2、OM的电路结构图11-1ROM的结构图ROM矩阵的容量=字数×位数=2n×M11.1.1.2ROM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A1A0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随机存取存储器(RAM

3、)11.1.2.1RAM的基本结构和工作原理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

4、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．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RAM11.2采样和保持电路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

5、和开关S组成。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LF198的电路原理图及符号。11.3数模转换电路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)；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。11.3.1D/A转换器的基本原理一个n位二进制数可表示为其最高位到最低的权依此为输出模拟量与输入数字量的关系为11.3.2倒T形电阻网络D/A转换器从参考电压端输入的电流为根据分流公式得到各支路

6、电流输出电压当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11.3.3集成D/A转换器AD7524(CB7520)是CMOS单片低功耗8位并行D/A转换器。该芯片的主要引出脚有：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；：为片选端；:为写入控制端.11.3.4D/A转换器的主要参数1.分辨率分辨率=例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

7、间）从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值时所需要的时间，称为转换时间（输出建立时间）。11.4模数转换电路11.4.1A/D转换器的基本原理A/D转换器的基本原理框图如图所示，为将模拟信号转换为数字量，在A/D转换过程中，还必须将采样-保持电路的输出电压，按某种近似方式归化到相应离散电平上，这一转化过程称为数值量化，简称量化。量化过程中所取最小数量单位称为量化单位，用△表示。在量化过程中由于采样电压不一定能被整除，所以量化前后不可避免地存在误差，