数字电子技术基础实践训练实验九数模与模数转换电路EWB仿真实验
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实验九 数模与模数转换电路 EWB仿真实验
2021/7/26
一、实验目的
1）熟悉D/A转换与A/D转换的基本概念及其转换关系。 2）了解D/A转换与A/D转换集成器件的使用方法及功能。
2021/7/26
二、实验说明
D/A转换电路是将输入的数字量转换成模拟量的一种电路组 成，其输出的模拟电压Uo或模拟电流Io与输入的数字量成比例，
关和数据寄存器组成。
A/D转换电路是把连续变化的模拟信号转换成相应的数字信 号的一种电路组成。A/D转换电路通常由取样、保持、量化和编
码四个部分组成。
常用的A/D转换器有并联比较型A/D转换器、逐次比较型 A/D转换器和双积分型A/D转换器等多种类型。
2021/7/26
三、实验步骤
1） 4位R－2R倒T形D/A转换器 在实验工作区搭建实验电路。对应三组4位二进制数，
2021/7/26
当时钟频率为20Hz时，DAC输出电压波形如图所示
对照DAC输出的阶梯形电压波形，分析、验证 DAC的数模转换功能。
2021/7/26
3）3位并联比较型A/D转换器 由分压电阻、集成运放电压比较器8线－3线优先编码器、
门电路和译码显示电路构成的3位并联比较型A/D转换器如图 所示。
1111、1110、1101，分别设置模拟开关Si的状态，进行仿真 实验。
2021/7/26
把所测数据记入表中，分析、验证R－2R倒T形D/A转换 器的工作原理。
输入信号
工作状态
输出电压 U0（V）
D3 D2 D1 D0
I3
I2
I1
I0
I∑
1111
1110
1101
Kv＝
2021/7/26
2）集成数模转换器（DAC） 打开混合集成器件库，取出电压输出型DAC元件 。
成比例关系式。
目前常见的D/A转换器中，有权电阻网络D/A转换器，倒T 形电阻网络D/A转换器、权电流型D/A转换器、权电容网络D/A 转换器和开关树型D/A转换器等多种类型。
R－2R倒T形D/A转换器是集成D/A转换器电路中应用最为
广泛的一种。
常用的集成D/A转换器一般都是由倒T形电阻网络、模拟开
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4）集成模数转换器（ADC） 打开混合集成器件库，取出模数转换器（ADC），如图
所示。在实验电路工作区搭建实验电路。图中，输入模拟 电压的大小，由设置电压源VIN的大小决定；SOC和OE直 接接＋5V工作电源，使ADC能够连续取样和输出；输出二 进制数码以两位十六进制数码显示。
设置VIN＝2V，打开仿真开关，进行仿真实验，两位 十六进制数码显示器显示为66。
编码器 数字量输出
十进制 数显示
Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 A2 A1 A0
00000000 0 0
0
00000010 0 1
1
00000110 1 0
2
00001110 1 1
3
00011111 0 0
4
00111111 0 1
5
01111111 1 0
6
11111111 1 1
7
2021/7/26
在实验电路工作区搭建实验电路。取VREF＝12V，输入 的二进制数字量为11011011。打开仿真开关，进行仿真实验， 观测测试数据，分析、验证集成DAC元件的转换功能。
2021/7/26
集成数模转换器（DAC）实验电路 在实验工作区用一个十进制加法计数器74160和一个电压
输出型D/A转换器构成一个D/A转换功能测试电路 打开仿真开关，进行仿真实验。 当时钟频率为2Hz时，DAC输出电压波形如图所示:
从数字器件库中选出74194，按图4.所示在实验电路工 作区搭建实验电路。打开仿真开关，进行仿真实验。
2021/7/26
选中8线－3线优先编码器74148，单击“帮助（？）” 按钮，弹出的74148逻辑功能真值表如图所示 。
打开仿真开关，进行仿真实验。注意观测在GS＝0， 电路取样编码工作期间，随着输入模拟量Ui的增减变化， 输出数字量对应的增减变化。分析、验证3位并联比较 型A/D转换器功能。
2021/7/26
电压比较器输出与编码器输出对应关系表
输入模拟信号
(0 ~ 115)VREF
13
( 1
5
~
15)VREF
35
( 15
~
1
5)VREF
57
( 15
~
15)VREF
79
( 15
~
15)VREF
9 11
( 15
~
15)VREF
11 13
( 15
~
15)VREF压比较器输出状态
2021/7/26
设置VREF＝10V、VIN＝6V，打开仿真开关，进行仿 真测试，两位十六进制数码显示器显示为99。
2021/7/26
观测仿真实验显示，分析、验证ADC转换器功能，并与 计算出来的理论值进行比较。
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一、实验目的
1）熟悉D/A转换与A/D转换的基本概念及其转换关系。 2）了解D/A转换与A/D转换集成器件的使用方法及功能。
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二、实验说明
D/A转换电路是将输入的数字量转换成模拟量的一种电路组 成，其输出的模拟电压Uo或模拟电流Io与输入的数字量成比例，
关和数据寄存器组成。
A/D转换电路是把连续变化的模拟信号转换成相应的数字信 号的一种电路组成。A/D转换电路通常由取样、保持、量化和编
码四个部分组成。
常用的A/D转换器有并联比较型A/D转换器、逐次比较型 A/D转换器和双积分型A/D转换器等多种类型。
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三、实验步骤
1） 4位R－2R倒T形D/A转换器 在实验工作区搭建实验电路。对应三组4位二进制数，
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当时钟频率为20Hz时，DAC输出电压波形如图所示
对照DAC输出的阶梯形电压波形，分析、验证 DAC的数模转换功能。
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3）3位并联比较型A/D转换器 由分压电阻、集成运放电压比较器8线－3线优先编码器、
门电路和译码显示电路构成的3位并联比较型A/D转换器如图 所示。
1111、1110、1101，分别设置模拟开关Si的状态，进行仿真 实验。
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把所测数据记入表中，分析、验证R－2R倒T形D/A转换 器的工作原理。
输入信号
工作状态
输出电压 U0（V）
D3 D2 D1 D0
I3
I2
I1
I0
I∑
1111
1110
1101
Kv＝
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2）集成数模转换器（DAC） 打开混合集成器件库，取出电压输出型DAC元件 。
成比例关系式。
目前常见的D/A转换器中，有权电阻网络D/A转换器，倒T 形电阻网络D/A转换器、权电流型D/A转换器、权电容网络D/A 转换器和开关树型D/A转换器等多种类型。
R－2R倒T形D/A转换器是集成D/A转换器电路中应用最为
广泛的一种。
常用的集成D/A转换器一般都是由倒T形电阻网络、模拟开
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4）集成模数转换器（ADC） 打开混合集成器件库，取出模数转换器（ADC），如图
所示。在实验电路工作区搭建实验电路。图中，输入模拟 电压的大小，由设置电压源VIN的大小决定；SOC和OE直 接接＋5V工作电源，使ADC能够连续取样和输出；输出二 进制数码以两位十六进制数码显示。
设置VIN＝2V，打开仿真开关，进行仿真实验，两位 十六进制数码显示器显示为66。
编码器 数字量输出
十进制 数显示
Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 A2 A1 A0
00000000 0 0
0
00000010 0 1
1
00000110 1 0
2
00001110 1 1
3
00011111 0 0
4
00111111 0 1
5
01111111 1 0
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在实验电路工作区搭建实验电路。取VREF＝12V，输入 的二进制数字量为11011011。打开仿真开关，进行仿真实验， 观测测试数据，分析、验证集成DAC元件的转换功能。
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集成数模转换器（DAC）实验电路 在实验工作区用一个十进制加法计数器74160和一个电压
输出型D/A转换器构成一个D/A转换功能测试电路 打开仿真开关，进行仿真实验。 当时钟频率为2Hz时，DAC输出电压波形如图所示:
从数字器件库中选出74194，按图4.所示在实验电路工 作区搭建实验电路。打开仿真开关，进行仿真实验。
2021/7/26
选中8线－3线优先编码器74148，单击“帮助（？）” 按钮，弹出的74148逻辑功能真值表如图所示 。
打开仿真开关，进行仿真实验。注意观测在GS＝0， 电路取样编码工作期间，随着输入模拟量Ui的增减变化， 输出数字量对应的增减变化。分析、验证3位并联比较 型A/D转换器功能。
2021/7/26
电压比较器输出与编码器输出对应关系表
输入模拟信号
(0 ~ 115)VREF
13
( 1
5
~
15)VREF
35
( 15
~
1
5)VREF
57
( 15
~
15)VREF
79
( 15
~
15)VREF
9 11
( 15
~
15)VREF
11 13
( 15
~
15)VREF压比较器输出状态
2021/7/26
设置VREF＝10V、VIN＝6V，打开仿真开关，进行仿 真测试，两位十六进制数码显示器显示为99。
2021/7/26
观测仿真实验显示，分析、验证ADC转换器功能，并与 计算出来的理论值进行比较。
2021/7/26