《数字电子技术基础》技能实训16.docx

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1、【技能训练】用仿真软件Multisim 10仿真测试D/A转换器的逻辑功能 一、实训目的1. 了解D/A转换器的工作原理2. 掌握D/A转换器逻辑功能的仿真测试方法3. 掌握D/A转换器的简单应用实训器材实训器材计算机仿真软件Multisim 10其他数量1台1套三、实训原理及操作（一）实训原理1. 把数字信号转换为模拟信号称为数/模（D/A）转换。把实现D/A转换的器件称为D/ A转换器，简称DAC。2. DAC的满度输出电压是指在DAC数码输入端全加上1时，DAC的输出电压值。满度输 出电压决定Z DAC的电压输出范围。3. DAC的输出偏移电压是指在DAC数码输入端全加上。时，DAC的输

2、出电压值。在理想 的DAC中，输出偏移电压为0。在实际的DAC中，输出偏移电压不为0。许多DAC产品设有 外部偏移电压调整，可将输出偏移电压调为0。4. 经D/A转换器输出的模拟量与输入的数字量之间的关系为也=_是”2可见，模拟电压正比于输入的数字量，从而实现了从数字量到模拟量的转换。由公式可 知输出电压UO的变化范围是()()导（2一1）5. 分辨率是衡量DAC转换精度的一个重要指标，它是指DAC对最小输出电压的分辨能力，定义为输入数码只有最低有效位为1时的输出电压也邻与输入数码全为1时的满度输出电压Un之比，即分辨率=俨=1当山一定时，输入数字代码的位数n越多，则分辨能力越高。（二）实训操

3、作1. 仿真测试D/A转换器的逻辑功能（1）元件选取仿真电路所用元件及选取途径如下：电源 VCC： Place Source-POWER_SOURCES-*VCC接地：Place Source-*POWER_SOURCES-*GROLND,选取电路中的接地。10V直流电源VI的选取：Place Source-DC_POWER即可，需要注意,默认的电压为12V, 双击电源图标，打开设置对话框，将电压值改为10V,单击ok,如图6-10所示。滑动变阻器 R1 的选取：Place BasicPOTENTIOMETER 1KQ8位DAC的选取：Place Mixed-*ADC DAC-VDAC（即电压

4、输出型），如图6-11所示。DAC 的种类很多，为了方便介绍，我们选取简单的一种8位VDACO（2）电路组成将各个元件及8位VDAC在仿真工作窗口摆放好并连接，构成8位VDAC的数/模转换仿 真电路，如图6-12所示。图中，从Multisim 10中调出的8位VDAC上标注的含义为：Vref+Vref-之间的电压表示要转换的模拟电压范围，也就是DAC的满度输出电压，通过电位器&进行调节；D7D0为输入需要转化为电压的二进制代码；Output为当二进制代码确定以后，DAC转换的模拟电压值输出。图6-10直流电源设置对话框图6T1 8位VDAC的选取（3）仿真分析图6-12所示为8位电压输出型DA

5、C电路。打开仿真开关，进行数/模转换仿真测试。首先进行DAC满度输出电压的设定，方法为，先在DAC数码输入端全部加1 （即11111111）,然后调整1K电位器使满度电压值达到输出电压的要求。也就是说，调整1,使将要转换的 电压范围在010V之间确定下来。本例的满度电压为lOVo图6-12 8位VDAC的数/模转换仿直电路然后在D7DO上输入需要转化为电压的二进制代码，这时在电压表上就可以看到刚才 输入的二进制代码所转换的电压值数。举例说明：本例中输入代码为01001001,所示电路的输出模拟电压理论值为10V10Vun = (01001001),=X 73 = 2.85228- 256与仿真

6、结果儿乎一致。2. 仿真测试l)AC构成的数控电压源由于电压输出型DAC经D/A转换器输出的模拟量与输入的数字量之间的关系为yM =_2Wd 2n如果能够改变数字控制信号D0D7的权值，就可以改变输出电压uo。基于这个思路。 我们设计了可以控制电压大小的电压源一一由DAC构成的数控电压源。仿真电路所用元件及选取途径如下：电源 VCC： Place Source-POWER_SOURCES-*VCC接地：Place Source-P0WER_S0URCESf GROUND,选取电路中的接地。12V直流电源VI的选取：Place Source-DC POWER即可，需要注意，默认的电压为12V。滑

7、动变阻器 R4 的选取：Place Basic-* POTENT IOMETER - 1K Q其他电阻选取：Place Basic-RESISTOR,选取 IK。和 100Q8 位 DAC 的选取：Place Mixcd-*ADC_DAC-*VDAC(即电压输出型)三极管的选取：Place Transistors-*Transistors VIRTU_. -*BJT_NPN_ VIRTUAL开美的选取：Place Electromechanical-SUPPLEMENTORY_CO-SPDT_SB电压表的选取：Place Indicators一VOLTMETER-VOLTMETER_V仿真电路

8、如图6-13所示，基准电压VREF由电压源VI和输出电压Vo通过电阻R2 和R4分压获得，调整电位器R4可以调节基准电压VREF和输出电压Vo （按小写字母a减少电位器的百分比，按大写字母A增加电位器的百分比）。Q1为电压调整管。改变开关AH图6-13 DAC构成的数控电压源电路10MQ本图的构建中采用了总线式的结构，下面介绍总线的构成及连接。（1）放置总线：选择Place菜单中的Bus命令，然后绘制一条总线BUS1。（2）首先将电源VCC和地GND接至总线，出现总线设置对话框，将连接至总线的导线分别命名为VCC和GND。如图6-14所示。Bus Entry ConnectionShowBur

9、eUbdR* Use dsphy seitngsF Show labelBw|ei2Busine|v(XlAvaisbe Busing：图6-14总线设置对话框（3）将开关双线端连接至总线，连上后会出现对话框，在对应的端子上选择VCC或GND,则电路图上就会出现连接好的标注符号。如图6T5所示。Bus Ent ry Connection8* BUS2Burine peeNet vcfAvaitebte BuslmzShow Buskne LbdV Use gfobd deployF Shwlabd图6-15开关连至总线出现的对话框OK | Coned总线的好处是使电路更简洁，布局更规范，尤其适

10、合元件很多的场合。四、注意事项1. DAC转换输出的模拟量大小与输入的二进制代码和参考电压有关。2. DAC的分辨率只与输人数字量的位数有关，与参考电压无关。五、实训考核任务一 仿真测试l）/A转换器的逻辑功能班级姓名组号扣分记录得分项目配分考核要求评分细则正确连接电路20分能使用仿真软件，并能正确连接电路1. 不会使用仿真软件扣10分2. 未能正确连接电路扣5 分仿真测试D/A转换 器的逻辑 功能30分能正确进行仿真，并准确得出结果1. 连接方法不正确，每处 扣5分2. 不能正确进行仿真，扣5分3. 结果不准确，每次扣5分仿真测试DAC构成30分能正确进行仿真，并准确得出结果1.连接方法不正确，您处 扣5分的数控电压源2. 不能正确进行仿真，扣5分3. 结果不准确，莓次扣5分4. 不会总线式结构布图，扣10分实训总结10分能正确总结D/A转换器的功能1. 不熟悉D/A转换器管脚 功能，每处扣5分2. 未掌握D/A转换器的连 接方法，扣5分安全文明操作10分 安全用电，无人 为损坏仪器、元件 和设备： 保持环境整洁， 秩序井然，操作习 惯良好； 小组成员协作和 谐，态度正确； 不迟到、早退、旷课1.违反操作规程.每次扣5分工作场地不整洁.扣5 分总分