摘要：本文介紹了一種在高速數(shù)據(jù)采集電路中突破存儲(chǔ)器存儲(chǔ)速度瓶頸限制的分時(shí)存儲(chǔ)技術(shù)，此技術(shù)不但可以使數(shù)據(jù)采集電路獲得較高的采集速度，還可以用低價(jià)位的通用存儲(chǔ)器替代高價(jià)位的存儲(chǔ)器，以提高產(chǎn)品的性價(jià)比。

    關(guān)鍵詞：高速數(shù)據(jù)采物色 存儲(chǔ)器 分時(shí)存儲(chǔ)技術(shù)

前言

隨著半導(dǎo)體集成電路（IC）技術(shù)的不斷發(fā)展，A/D轉(zhuǎn)換器的速度越來(lái)越快，美國(guó)TI公司和AD公司都開發(fā)出了采樣速度100MSPS、價(jià)位低廉的器件，這使得高速數(shù)據(jù)采集電路的廣泛應(yīng)用成為可能。但A/D轉(zhuǎn)換僅是高速數(shù)據(jù)采集電路中一個(gè)重要組成部分，另一個(gè)重要組成部分就是高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路。由于高速存儲(chǔ)器的價(jià)格居高不下，它又成為高速數(shù)據(jù)采集電路廣泛應(yīng)用的瓶頸。如何突破存儲(chǔ)器速度的限制，如何用低價(jià)的、速度較慢的存儲(chǔ)器通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，以達(dá)到高速存儲(chǔ)器的效果，這正是本文要探討的問(wèn)題。

高速數(shù)據(jù)采集電路的構(gòu)成

從數(shù)據(jù)采集電路的框圖（圖1）可見(jiàn)，整個(gè)電路由兩部分組成：一是數(shù)據(jù)采樣電路，二是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路。兩個(gè)電路的工作是由采樣時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘同步的。采樣速度有多高，存儲(chǔ)的速度就要求有多快，否則將丟失信號(hào)的信息。

要跟上高速A/D的采樣速度則需要高速的存儲(chǔ)器。目前市面上常見(jiàn)的靜態(tài)存儲(chǔ)器的速度都在30～50ns之間，15～20ns的靜態(tài)存儲(chǔ)器的價(jià)格成倍地高于通用的靜態(tài)存儲(chǔ)器。在設(shè)計(jì)高速數(shù)據(jù)采集電路時(shí)總會(huì)遇到這樣的問(wèn)題：怎樣突破靜態(tài)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)速度的限制，怎樣降低高速采集系統(tǒng)的成本。我們?cè)陔娐返脑O(shè)計(jì)上進(jìn)行了嘗試，采用分時(shí)存儲(chǔ)技術(shù)有效地解決了這個(gè)問(wèn)題。

分時(shí)存儲(chǔ)方案

    分時(shí)存儲(chǔ)的思想是用一個(gè)快速鎖存器件將高速采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存，而后讓相對(duì)慢速的靜態(tài)存儲(chǔ)器進(jìn)行存儲(chǔ)以保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性。由于讓多個(gè)靜態(tài)存儲(chǔ)器分時(shí)地參與了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的過(guò)程，使得多個(gè)慢速靜態(tài)存儲(chǔ)器分時(shí)存儲(chǔ)操作過(guò)程進(jìn)行了疊加，其效果等效于一個(gè)高速靜態(tài)存儲(chǔ)器的操作。就像在一條生產(chǎn)流水線上對(duì)各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的工位分配一樣。為讓生產(chǎn)流水線的作業(yè)正常運(yùn)行，當(dāng)在某個(gè)工位上產(chǎn)生了停滯現(xiàn)象時(shí)，解決的辦法有兩個(gè)：一是換上一個(gè)快手，二是增加人手，當(dāng)找不到快手時(shí)，或是一個(gè)快手的費(fèi)用數(shù)十倍于一般操作手時(shí)，使用兩個(gè)或多個(gè)一般操作手來(lái)保證流水線的正常運(yùn)行就成了有效的選擇。

分時(shí)存儲(chǔ)技術(shù)的電路實(shí)現(xiàn)

分時(shí)存儲(chǔ)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)電路見(jiàn)圖2。

    數(shù)據(jù)采樣操作過(guò)程中，由控制器發(fā)出的讀/寫控制信號(hào)被置為低電平，數(shù)據(jù)采集電路中的采樣時(shí)鐘發(fā)生器發(fā)出的信號(hào)通過(guò)三態(tài)門作為數(shù)據(jù)采集電路數(shù)據(jù)采樣操作過(guò)程中的同步信號(hào)，這個(gè)同步信號(hào)為A/D器件的采樣時(shí)鐘，同時(shí)它又作為數(shù)據(jù)采集電路地址發(fā)生器的時(shí)鐘同步信號(hào)，它和經(jīng)過(guò)二分頻的信號(hào)A、四分頻的信號(hào)B一起作用于SN74F138譯碼器，產(chǎn)生了/Y0、/Y1、/Y2和/Y3這樣4個(gè)頻率相等但相位不同的信號(hào)，見(jiàn)時(shí)序圖（圖3）。

這4個(gè)信號(hào)分別作為4個(gè)存儲(chǔ)器的觸發(fā)信號(hào)，其上升沿將采集的數(shù)據(jù)鎖存到各個(gè)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)端口。四分頻的信號(hào)B作為地址發(fā)生器1的時(shí)鐘，產(chǎn)生地址信號(hào)A0～A10.信號(hào)B經(jīng)反向后