1、教學目標知識 標：了解 D/A 轉換器的邏輯功能；了解 A/D 轉換器的邏輯功能；了解溫度傳感器的。能力目標：掌握仿真測試 D/A 轉換器的邏輯功能；掌握仿真測試 A/D 轉換器的邏輯功能；能使用仿真軟件進行 D/A 轉換器、A/D 轉換器應用電路的設計。素質目標：具有較扎實的基本功和良好的職業素養，具有較強的獨立工作能力和創新精神教學重點數/模轉換、模/數轉換的基本應用教學難點數/模轉換、模/數轉換的工作原理教學實物演示；教學板書；插件；電子課件。教學學時8教 學 內 容 與 教 學 過 程 設 計注釋項目六 蔬菜大棚溫度電路的設計與調試任務一 仿真測試 D/A 轉換器的邏輯功能任務目標能將

2、模擬信號轉換成數字信號的電路，稱為模/數轉換器（簡稱為 A/D 轉換器或 ADC）；能將數字信號轉換成模擬信號的電路，稱為數/模轉換器（簡稱為 D/A 轉換器或 DAC）。A/D轉換器和 D/A 轉換器已經成為計算機系統中不可缺少的接口電路。本任務就是通過仿真測試的方式，學習 D/A 轉換器的基本邏輯功能。知識一、D/A 轉換器的基本原理數字量是用代碼按數位組合起來表示的，對于 碼，每位代碼都有一定的權。為了將數字量轉換成模擬量，必須將每 1 位的代碼按其權的大小轉換成相應的模擬量，然后將這些模擬量相加，即 到與數字量成正比的總模擬量，從而實現了數字到模擬的轉換。這就是D/A 轉換器的基本思路

3、。二、倒 T 形電阻網絡 D/A 轉換器圖 6-5 四位倒 T 形電阻網絡 D/A 轉換器原理要使 D/A 轉換器具有較高的精度，對電路中的參數有以下要求。基準電壓穩定性好。倒 T 形電阻網絡中 R 和 2R 電阻的比值精度要高。每個模擬開關的開關電壓降要相等。三、權電流型 D/A 轉換器1.電路原理了解D/A 轉換器的邏輯功能。目當輸入數字量的某一位代碼 Di=1 時，開關 Si 接運算放大器的反相輸入端，相應的權電流流入求和電路；當 Di=0 時，開關 Si 接地。采用具有電流負反饋的 BJT 恒流源電路的權電流 D/A 轉換器該電路特點是，基準電流僅與基準電壓 VREF 和電阻 R1 有

4、關，而與 BJT、R、2R 電阻無關。這樣，電路降低了對 BJT 參數及 R、2R 取值的要求，對于集成化十分有利。由于在這種權電流 D/A 轉換器中采用了高速電子開關，電路還具有較高的轉換速度。采用這種權電流型 D/A 轉換電路生產的單片集成 D/A 轉換器有 AD1408、DAC0806、DAC0808 等。這些器件都采極型工藝制作，工作速度較高。權電流型 D/A 轉換器應用舉例四、D/A 轉換器的主要技術指標 1.轉換精度分辨率分辨率指 D/A 轉換器模擬輸出電壓可能被分離的等級數。輸入數字量位數越多，輸出電壓可分離的等級越多，即分辨率越高。在實際應用中，往往用輸入數字量的位數表示 D/

5、A 轉換器的分辨率。轉換誤差轉換誤差的來源很多，轉換器中各元件參數值的誤差，基準電源不夠穩定和運算放大器的零漂的影響等。D/A 轉換器的絕對誤差（或絕對精度）是指輸入端加入最大數字量（全 1）時，D/A 轉換器的理論值與實際值之差，該誤差值應低于 LSB/2。2.轉換速度建立時間（tset）。建立時間指輸入數字量變化時，輸出電壓變化到相應穩定電壓值所需的時間。轉換速率（SR）。轉換速率指大信號工作狀態下模擬電壓的變化率。3.溫度系數溫度系數指在輸入不變的情況下，輸出模擬電壓隨溫度變化產生的變化量。一般用滿刻度輸出條件下溫度每升高 1 ，輸出電壓變化的百分數作為溫度系數。任務二 仿真測試 A/

6、D 轉換器的邏輯功能任務目標本任務就是通過仿真測試的方式，學習 A/D 轉換器的基本邏輯功能。知識一、A/D 轉換器的基本原理一般的 A/D 轉換過程是通過取樣、保持、量化和編碼這四個步驟完成的。取樣定理可以證明，為了正確無誤地用圖 617 中所示的取樣信號 vS 表示模擬信號 vI 必須滿足fS2fimax式中，fS 為取樣頻率;fimax 為輸入信號 vI 的最高頻率分量的頻率。量化和編碼在用數字量表示取樣電壓時，也必須把它化成這個最小數量的整倍數，這個轉化過稱為量化。數字信號最低有效位中的 1 表示的數量大小就等于。把量化的數值用二進制代碼表示，稱為編碼。二、并行比較型 A/D 轉換器并

7、行 A/D 轉換器具有如下特點。（1）由于轉換是并行的，其轉換時間只受比較器、觸發器和編碼電路延遲時間限制，因此轉換速度最快。了解A/D 轉換器的邏輯功能。隨著分辨率的提高，元件數目要按幾何級數增加。使用這種含有寄存器的并行 A/D 轉換電路時，可以不用附加取樣保持電路，因為比較器和寄存器這兩部分也兼有取樣保持功能。這也是該電路的一個優點。、逐次比較型 A/D 轉換器逐次比較型 A/D 轉換器，就是將輸入模擬信號與不同的參考電壓做多次比較，使轉換所得的數字量在數值上逐次 近輸入模擬量的對應值。逐次比較型 A/D 轉換器完成一次轉換所需時間與其位數和時鐘脈沖頻率有關，位數愈少，時鐘頻率越高，轉換

8、所需時間越短。這種 A/D 轉換器具有轉換速度快，精度高的特點。常用的集成逐次比較型 A/D 轉換器有 ADC0808/0809 系列（8 位）、AD575（10 位）和 AD574A（12 位）等。、雙積分型 A/D 轉換器雙積分型 A/D 轉換器是一種間接 A/D 轉換器。它的基本原理是對輸入模擬電壓和參考電壓分別進行兩次積分，將輸入電壓平均值變換成與之成正比的時間間隔，然后利用時鐘脈沖和計數器測出此時間間隔，進而得到相應的數字量輸出。積分器：積分器是轉換器的部分，它的輸入端所接開關 S1 由定時信號 Qn 控制。過零比較器：過零比較器用來確定積分器輸出電壓 vO 的過零時刻。計數器和定時

9、器：它由 n+1 個接成計數型的觸發器 FF0FFn 串聯組成。時鐘脈沖控制門：時鐘脈沖源標準周期 TC，作為測量時間間隔的標準時間。電路工作過程分為以下幾個階段進行。(1）準備階段。 (2）第一次積分階段。 (3）第二次積分階段。圖 6-23 雙積分型 A/D 轉換器各點工作波形五、A/D 轉換器的主要技術指標1.轉換精度單片集成 A/D 轉換器的轉換精度是用分辨率和轉換誤差來描述的。分辨率分辨率說明 A/D 轉換器對輸入信號的分辨能力。轉換誤差轉換誤差表示 A/D 轉換器實際輸出的數字量和理論上的輸出數字量之間的差別。常用最低有效位的倍數表示。2.轉換時間轉換時間指 A/D 轉換器從轉換控

10、制信號到來開始，到輸出端得到穩定的數字信號所經過能使用仿真進行 D/A 轉換器、 A/D 轉換器應用電路的設計。四三的時間。不同類型的轉換器轉換速度相差甚遠。其中并行比較 A/D 轉換器轉換速度最高，8 位二進制輸出的單片集成 A/D 轉換器轉換時間可達 50 ns 以內。逐次比較型 A/D 轉換器次之，他們多數轉換時間在 1050 s 之間，也有達幾百納秒的。間接 A/D 轉換器的速度最慢，如雙積分 A/D 轉換器的轉換時間大都在幾十毫秒至幾百毫秒之間。六、集成 A/D 轉換器及其應用1.ADC0804 引腳及使用說明ADC0804 是 CMOS 集成工藝制成的逐次比較型 A/D 轉換器 。分辨率為 8 位，轉換時間為 100 s，輸出電壓范圍為 05 V，增加某些外部電