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逻辑电路基础(三)主讲:张海棒概述 一般来说,自然界中存在的物理量大都是连续 变化的物理量,如温度、时间、角度、速度、 流量、压力等。由于数字电子技术的迅速发展 ,尤其是计算机在控制、检测以及许多其他领 域中的广泛应用,用数字电路处理模拟信号的 情况非常普遍。这就需要将模拟量转换为数字 量,这种转换称为模数转换,用 AD 表示( Analog to Digital );而将数字信号变换为 模拟信号叫做数模转换,用 DA 表示( Digital to Analog )。带有模数和数模转换 电路的测控系统大致可用图 7.1 所示的框图表 示。 图中模拟信号由传感器转换为电信号,经放大 送入 AD 转换器转换为数字量,由数字电路进 行处理,再由 DA 转换器还原为模拟量,去驱 动执行部件。图中将模拟量转换为数字量的装 置称为 AD 转换器,简写为 ADC ( Analog to Digital Converter );把实现数模转换的 电路称为 DA 转换器,简写为 DAC ( Digital to Analog Converter )。 为了保证数据处理结果的准确性, AD 转换器 和 DA 转换器必须有足够的转换精度。同时, 为了适应快速过程的控制和检测的需要, AD 转换器和 DA 转换器还必须有足够快的转换速 度。因此,转换精度和转换速度乃是衡量 AD 转换器和 DA 转换器性能优劣的主要标志。 模/数(A/D)转换 在数字系统中,只对数字信号处理、运算。但是经常 遇到的物理量如图像、语言等多数是连续变化的模拟 量。所以需要通过模/数(A/D)转换器,将模拟信号 转换为数字信号,然后进行数字信号处理,得出以数 字量表示的结果,又经过数/模(D/A)转换器,将数 字信号转换为模拟信号,去驱动执行机构工作。例如 :目前我国生产的数字式彩电,它接收电视台播送的 模拟信号,经A/D转换,转换为数字信号,然后进行 音频、视频、扫描数字化处理,再经D/A转换,转换 为模拟信号,去驱动显像管、扬声器工作。一、模/数(A/D)转换器 模/数转换(“模”表示“模拟量”,“数”表示“数字量”) 就是连续变化的模拟量转换成离散的数字量。英文“模 拟”与“数字”的第一个字母分别是“A”与“D”,所以模/ 数转换常写作A/D转换;模/数转换器的英文缩写是 ADC。 一、A/D转换的基本概念 A/D转换要经过三个步骤,即抽样、量化、编码三个 步骤。抽样就是间隔一定的时间把模拟信号的值取出 来作为样品代表原信号。根据取样定理,取样频率至 少应为模拟信号中所含高频率分量频率的两倍。量化 就是用“四舍五入”的方法,使每一个样品的数值归为 其临近的整数。二、数/模(D/A)转换器 数/模(D/A)转换器的功能是将数字信号转换为模拟 信号,即它的输出是输入的二进制数成正比的模拟电 压或电流,它的英文缩写是DAC。D/A转换器的类型 有:权电阻数模转换器;T型电阻数模转换器;倒T形 电阻数模转换器;树状开关数模转换器等。三、存储器 存储器是数字系统的重要组成部分,它是大规模集成 电路,主要用来存储各种信号和数据,还可用来实现 逻辑函数,完成各种逻辑功能。 一、存储器的分类 按照功能,存储器可分为: 1、顺序存取存储器(SAM) 顺序存取存储器又称串行存储器,在SAM中信息存入 (或写入)及取出(又称读出)是按顺序进行的。它 又分为先入先出型和先入后出型两种结构。 2、随机存取存储器(RAM) 随机存取储存器能够在存储器中任意指定的地址,随 时写入或读出信息,但当电源切断时,所存储的信息 会丢失,它不宜作信息的长期存储。 3、只读存储器(ROM) 只读存储器(英文缩写为ROM)又分为以下几种: 固定只读存储器(ROM):它的存储内容在制造时用 掩膜版确定,使用时只能读出,无法更改。 可编程只读存储器(PROM):PROM的内容由用户 根据需要写入,但只能写入一次,一经写入后只能读 出,不能再修改。 可擦可编程只读存储器(EPROM):它的存储内容 写入后还能上万次的擦去重写。在20世纪80年代, 擦除数据用紫外线照射的方法,十分不便。目前都采 用电擦除的方法,称为电可擦可编程只读存储器(英 文缩写为(EEPROM,或写作E2PROM)。
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