第11章数据的存储、采集与转换111半导体存储器11.2采样和保持电路.ppt

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 *11.1半导体存储器 11.1.1 只读存储器ROM 11.1.1.2 ROM的工作原理 11.1.2 随机存取存储器(RAM) 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。 *11.2 采样和保持电路 11.3 数模转换电路 11.3.1 D/A转换器的基本原理 11.3.2 倒T形电阻网络D/A转换器 11.3.3集成D/A转换器 11.3.4 D/A转换器的主要参数 11.4 模数转换电路 逐次逼进？ 11.4.3 集成A/D转换器 11.4.4 A/D转换器的主要技术指标 教学要求 1、了解D/A、A/D转换的功能、类型和指标; 2、了解D/A、A/D转换常用芯片的使用方法。 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。量化后的数值最后还需通过编码过程用一个代码表示出来。经编码后得到的代码就是A/D转换器输出的数字量。 量化过程中所取最小数量单位称为量化单位，用△表示。 两种近似量化方法：去尾法和四舍五入法。 逐次比较型A/D转换器原理框图如图所示，是由顺序脉冲发 生器，逐次逼近寄存器，D/A转换器和电压比较器等几部分 组成。 其工作原理可用天平秤重作比喻。若有四个砝码共重15克，每个重量分别为8、4、2、1克。设待秤重量Wx = 13克，可以用下表步骤来秤量： 砝码重 第一次 第二次 第三次 第四次 加4克 加2克 加1克 8 克 砝码总重 待测重量Wx ，故保留 砝码总重仍 待测重量Wx ，故保留 砝码总重 待测重量Wx ，故撤除 砝码总重 ＝ 待测重量Wx ，故保留 暂时结果 8 克 12 克 12 克 13 克 结 论 逐次比较型A/D转换器电路如图所示。 转换开始前先将所有寄存器清零。开始转换以后，时钟脉冲首先将寄存器最高位置成1，使输出数字为100…0。这个数码被D/A转换器转换成相应的模拟电压uo，送到比较器中与ui进行比较。若ui＞uo，说明数字过大了，故将最高位的1清除；若ui＜uo，说明数字还不够大，应将这一位保留。然后，再按同样的方式将次高位置成1，并且经过比较以后确定这个1是否应该保留。这样逐位比较下去，一直到最低位为止。比较完毕后，寄存器中的状态就是所要求的数字量输出。 原理框图 基本原理 ADC0804是用CMOS集成工艺制成的逐次比较型模数转 换芯片。 1．分辨率 A/D转换器的分辨率是指输出数字量变化一个最低有效为 LSB所对应的输入模拟电压的变化量。 例如输入模拟电压的变化范围为0～10V，输出为10位数码， 则分辨率为 2．转换误差 转换误差表示A/D转换器实际输出的数字量和理论上的输出 数字量之间的差别。 3 ．转换时间 转换时间是指A/D转换器从转换控制信号到来开始，到输出 端得到稳定的数字信号所经过的时间。 * 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） 11.1.1.1 ROM的电路结构 图11-1 ROM的结构图 ROM矩阵的容量=字数×位数=2n×M 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 11.1.2.1 RAM的基本结构和工作原理 1．存储矩阵 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