基于Verilog的数模转换器的设计(5)

基于Verilog的数模转换器的设计

电子信息工程专业陈琪

[摘要]数／模转换(D／A)电路，是数字系统中常用的电路之一，其主要作用是把数字信号转换成模拟信号，通常是利用专用的数／模转换(D／A)芯片来实现的。本文的设计为一种8位高速数模转换器，设计方案确定了输入方式为并行输入，输出为电流互补输出，以实现高速的要求，然后在分析了转换电路的性能参数以后，采用主从一分段式的电流舵结构来实现高速数模转换，电流源应用电流分裂技术，其中开关采用全差分电流开关。在完成硬件结构的基础上，采用verilog-AMS语言对本设计进行了模拟仿真。

［关键词］数模转换电路；并行串出；模拟仿真；可编程逻辑器件

Design of the DAC based on Verilog

Electronic Information Engineering Specialty CHEN Qi Abstract: D / A converter (D / A) circuit is a circuit commonly used in digital systems, one of its main function is to convert the analog signal digital signal, usually uses a dedicated D / A converter (D / A) chip to achieve of. This article was designed to be a 8-bit high speed DAC design to determine the input for the parallel input and output for the current complementary output, in order to achieve high-speed requirements, and then analyzes the circuit's performance parameters after conversion, with master-slave a sub-type structure to achieve high-speed current-steering digital-analog conversion, Current source application current splitting technique, which uses a fully differential current switch switches. In the completion of the structure based on the use Verilog-AMS language of this design was simulated.

.Key words：Digital-analog converter circuit; parallel string out; simulation; field programmable gate array

目录

1 引言 (1)

1.1本课题研究的主要内容 (1)

1.2国内外研究现状 (1)

2 数／模转换电路的结构和功能 (2)

2.1数／模转换电路的组成 (2)

2.2D/A转换器的结构 (3)

3 系统硬件的设计 (4)

3.1总体结构设计 (4)

3.2单元电路设计 (5)

3.2.1 电路网络组态设计 (5)

3.2.2 电流开关设计 (7)

3.2.3 电流源偏置设计 (8)

3.38位D/A转换器 (9)

3.3.1 引脚及其功能 (9)

3.3.2 DA0832的工作方式 (11)

3.3.3 DA0832的功能应用 (11)

4 基于VRILOG的行为模型描述 (12)

4.1V ERILOG-AMS语言概述 (12)

4.2V ERILOG-AMS的行为模型结构 (13)

4.3V ERILOG-AMS程序的仿真 (14)

5 模拟仿真结果 (15)

5.1静态参数模拟 (15)

5.2建立时间模拟 (17)

结束语 (19)

参考文献 (20)

致谢 (21)

1 引言

数／模转换(D／A)电路，是数字系统中常用的电路之一，其主要作用是把数字信号转换成模拟信号，通常是利用专用的数／模转换(D／A)芯片来实现的。DAC0832是Analog Device公司生产的的8位数／模转换(D／A)芯片，它是双列直插式8位D/A转换器。能完成数字量输入到模拟量(电流)输出的转换。即数字信号被一位一位地写入DAC0832数／模转换(D／A)芯片中，因此，DAC0832要与一个控制器配合使用才能发挥作用。常规的方法，是以CPU作为控制部件，通过软件编程的方式来控制DAC0832，从而实现数／模转换功能的。软件实现法虽然简单，但必将会占用大量的CPU时间，削弱了CPU实时处理能力，降低了系统的可靠性。针对以上情况，在此设计了基于可编程逻辑器件(F PGA)数／模转换电路，利用可编程逻辑器件(FP-GA)直接控制模转换(D／A)芯片DAC0832进行数／模(D／A)转换，取代传统的“CPU专用的数／模转换(D／A)芯片”设计结构，有利于提高系统的抗干扰能力和可靠性。

1.1 本课题研究的主要内容

对数模转换器的理解和设计，首先将单片机分成几个大的模块，再向下划分成功能单一的模块。然后运用硬件描述语verilog语言对各个模块进行逻辑描述，同时应用EDA 集成开发工具Candenee Spectre软件提供的时模拟器对各个模块(包括各子模块和顶层模块)的功能进行软件仿真。完成软件真后下载到FPGA／CPLD器件中进行硬件级的测试。课题采用Gw48-CK型EDA实箱对所设计的软核模块进行硬件级的测试。箱内的可编程逻辑器件是Alter司的FLEX 10K(属于FPGA类型)系列器件中的EPFl0K10LC84-4由EPFlOKlOL84 —4器件的逻辑门有限，以单独完成了串行口等模块的硬件级测试。

1.2 国内外研究现状

在数字模拟混合电路系统中，数模转换器是不可缺少的关键电子元器件。当前，为了适应计算机、通讯和多媒体技术的飞速发展以及高新技术领域数字化进程的不断加快，数模转换器在工艺、结构和性能上都有了很大的变化，正朝着低功耗、高速度和高分辨率的方向发展。进入20世纪90年代后，结合基于数模转化器的设计，可编程逻辑集成电路技术也进入飞速发展时期。器件的可编程门数超过了百万门，并出现了内嵌复杂功能模块的SoPC。这种大规模可编程逻辑芯片的出现为单片机芯片重构开辟了新的途径。本课题就是要以FPGA／CPLD器件作为载体，以现代EDA技术为手段，应用EDA技术实现一种固定信号格式的串并转换，利用Verilog-AMS语言对一块可编程逻辑器件进行编程．实现单片机串行口输出的串行数据到8位并行数据的转换。

目前，国内有数家集成电路设计公司在开发模数转换器电路产品。其中，上海中芯