ad转换器全解Word文档下载推荐.docx
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d）培养学生的创新能力。
2、技术指标及要求：
1电源土5V
2输出数字量8位
3误差1LSB
4定时开始转换或手动控制开始
5有转换结束标志
6输入电压直流电压0〜2.5V;
7主要单元电路和元器件参数计算、选择；
8画出总体电路图；
9安装自己设计的电路，按照自己设计的电路，在通用板上焊接。
焊接完毕后，应对照电路图仔细检查，看是否有错接、漏接、虚焊的现象；
10调试电路；
11电路性能指标测试；
12提交格式上符合要求，内容完整的设计报告；
3、总体设计
总体设计框图
上图为8位为计数式8位A/D转换器的总体设计框图。
该八位AD转换器由以下几部分组成：
1）模拟电压产生电路2）电压比较电路3）DA转换电路4
脉冲产生电路5）控制电路6）计数电路7）输出电路
3.2电路组成及工作原理
计数式8位A/D转换器设计的思路是：
先由555定时器构成的多谐振荡器产生方波信号，输入由控制芯片74LS00构成的与非门，再把74LS00的输出信号输入到由两片74161构成的计数器,74161的输出信号经DAC083教模转换器后,输出的信号经LM324构成的比较器与待转换电压进行比较,最后结果由Q7,Q6Q5,Q4,Q3,Q2Q1,Q0输出。
3.3各框图的功能和可选电路及特点
1）模拟电压产生电路：
在电位器上产生0〜2.5V的待转换电压。
2）电压比较电路：
比较两个电压值进行判断并输出高电平或低电平，待转换电
压Vx进入比较器正端,而经DA转换器转换出的模拟电压量Vy则进入比较器负端与Vx比较。
若Vx>
Vy,则比较器输出为高电平,反之为低电平。
3）DA转换电路：
将数字量转化为模拟量,可以选用DAC0832输出为电流量,需转化成模拟电压量才可以与待转换电压Vx比较。
4）脉冲产生电路：
产生一个频率较高的方波信号CP可选用555构成的多谐振荡器。
5）控制电路：
可选电路为74LS00,控制计数电路的计数功能,由比较器的输出结果和脉冲信号CP共同决定,555构成的多谐振荡器输出上升沿时,加计数器开始计数。
6）计数电路：
进行加记数，输出的数字量进入DA转换电路变为模拟电流量,为了完成八位计数,可使用两个74LS161。
7）输出电路：
输出八位分别为Q7,Q6Q5Q4,Q3Q2Q1,Q0,可以用发光二极管显示。
3.4电路制作所需的工具
工具名称
工具数量
电烙铁
1
万用表
剪刀
镊子
3.5元器件列表
元件名称
元件数量
10K电阻
6
2
1K电位器
33K电阻
9
发光二极管
8
C473电容
47u电容
集成块LM324
集成块555
集成块74LS161
集成块74LS00
8位D/A转换器DAC0832
20针插座
16针插座
14针插座
8针插座
通用板
焊锡丝
若干
导线
4、单元电路设计
4.1模拟电压产生电路
卷兀「匚；
"
二.二洛将1K电阻与1K电位器相连，电阻一段接+5V电压，电位器
端接地，电位器中间接输出，则可以得到输出电压在0〜2.5V
4.2输出电路
30一30
3
将Q7-Q0分别接330Q的电阻和发光二极管，构成D7〜D0的输出
电路。
4.3555信号发生器
555定时器它是一种时基电路，它是一种应用极为广泛的中规模集成电路。
该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。
因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。
由于555内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路方式，他的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。
向电容C充电，充电到两端电压为2/3的Vcc时，触发器复位，Vo为低电平，电容C473通过RB向放电端7端放电，当两端电压下降到1/3的Vcc时，触发器又被复位，Vo翻转为高电平。
电容C在（1/3）Vcc和（2/3）Vcc之间充电和放
电，从而使信号发生器产生方波信号
充电时间为0.7X（R1+R2C=0.7X（10X103+10X103）X47000X10-12=6.58X10-s，放电时间为0.7XR2XC=0.7X10X10X47000X10-=3.29X10-s，周期T=6.58X10-4+3.29X10-4s=9.87X10-4s
4.4555信号清零
数据显示时间为0.7X（R1+R2C=0.7X（33X103+330）X47X10-6=1.097s，放电时间为0.7XR2XC=0.7X330X47X10-6=10.86ms,周期T=1.1s。
4.574LS00
输入方波信号，10端接LM324的输出端产生的方波,9端接比较器输出的电压，8端为输出的信号接入计数器电路。
与逻辑真值表
A
B
L=A&
4.6计数器电路
计数器电路
控制电路是由两
个74LS161计数器构成的,74LS161正常工作时由0000开始计数，现在外接了与非门，同步预置数计数过程从0001开始。
4.7D/A转换器DAC0832
D/A转换器的结构有很多种，分为电压定标、电荷定标、电流定标等。
不同结构的D/A转换器在性能上是有差异的。
单纯采用一种定标方式，需要有很高的匹配精度，否则很难实现高精度转换。
我们采用集成块DAC0832
DAC0832是一个8位D/A转换器。
单电源供电，从+5V〜+15V均可正常工作，基准电压范围为10V,电流建立时间为1卩s，CMOS：
艺，低功耗20mW/
DAC0832专换器芯片为20引脚，双列直插式封装，能完成数字量输入到模拟量（电流）输出的转换。
在DAC083冲有两级锁存器，第一级锁存器称为输入寄存器，它的允许锁存信号为ILE，第二级锁存器称为DAC寄存器，它的锁存信号也称为通道控制信号（XFER，当ILE为高电平，片选信号（CS和写信号（WR1为低电平时，输入寄存器控制信号为1时，输入寄存器的输出随输入而变化。
此后，当（WR1由低电平变高时，控制信号成为低电平，数据被锁存到输入寄存器中，此时输入寄存器的输出端不再随外部数据的变化而变化。
使用时，数据输入可以采用两级锁存（双锁存）形式，或单级锁存（一级锁存，一级直通）形式，或直接输入（两级直通）形式。
3个门电路组成寄存器输出控制逻辑电路，该逻辑电路的功能是进行数据锁存控制。
Vcc:
电源电压（+5〜+15）V。
AGND模拟地
NGND数字地
4.8LM324比较器
LM324是四运放集成电路，它
采用14脚双列直插塑料封装，外形如下图所示。
它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。
每一组运算放大器可用图（a）所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，
“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。
两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；
Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。
当去掉运放的反馈电阻时,或者说反馈电阻趋于无穷大时，即开环状态，理论上运放的开环放大倍数为无穷大，此时运放形成一个电压比较器，其输出如不是高电平（V+）,就是
低电平（V-或接地）。
当正输入端电压高于负输入端电压时，运放输出低电平。
5、调试
5.1模拟电压产生电路的调试
连接好电路，用数字电压表测量电位器中间输出电压是否在0〜2.5V内在0〜2.
5V内，则模拟电压产生电路正常。
5.2输出电路的调试
将Q7-Q0接逻辑电平输入，当逻辑电平为1时，发光二极管亮，则输出电路正常。
5.3信号发生器的调试
先卸下除555芯片的其他芯片,在8端口接+5V电压,1端口接地,3端口接上示波器,调节示波器,观察波形,是否为方波,其频率是f=1/（Tph+Tpl）o如果不是,检查电阻，电容,线路,以及555元件。
如果失真，检查接触是否良好，是否有虚焊等。
在测试中发现输出的波形不为方波，经检查发现有一根导线不导电，导线的内部中间端了，更换导线后，测得输出波形为方波，频率f=1.471KHZ。
5.4555信号清零的调试
先卸下除555芯片的其他芯片，在8端口接+5V电压,1端口接地,3端口接上示波器,调节示波器，观察波形,是否为矩形波。
如果不是,检查电阻，电容,线路,以及555元件。
5.574LS00的调试
将9、10两端分别接电平输入，将8端接电平显示。
测试是否符合当9端为低电平，10端为低电平时，输出为低电平；
9端为低电平，10端为高电平时，输出为低电平；
9端为高电平，10端为低电平时，输出为低电平；
当9、10两端均为高电平时，输出为高电平。
5.674161的调试
先卸下除74LS161芯片的其他芯片，芯片Vcc接+5V电压，GND端接地，两个计数器的ET,RD,LD,EP端接高电平，CP端接上单次脉冲，八个输出端分别按顺序接在八个电平显示上，按单次脉冲按钮，观察8位电平显示的输出是否为逐个增大的二进制数，达到同步加计数器的功能。
5.7DAC0832的调试
先卸下除DAC0832芯片的其他芯片，芯片Vcc接+5V电压，VREF接-5V电压，WR1WR2XFERCSIout2、AGNDGND端接地，八个输入端接电平输入，用万用表测量观察输出端的电压变化情况，黑表笔接地，红表笔接Rfb,依
次打开逻辑开关，看万用表示数是不是逐渐增大，如电压随输入电平二进制数的增大而增大，则DAC0832芯片调试成功。
5.8LM324的调试
将LM324与已调好的DAC0832相连，DAC0832的Vcc接+5V电压，VREFS-5V电压，WR1WR2XFERCSIout2、AGNDGND端接地，八个输入端接电平输入，
用万用表测LM324输出端14端的电压，如随电平二进制数增大而增大，则LM324调试成功。
先检查线路是否短路，断路，是否有虚焊。
按原理图，接上所有元器件，接通电源。
匀速调节电位器，从而改变输出电压。
观察发光二极管是否随其缓慢改变。
记录显示数据，统计数据。
数据记录
输入电压/V
输出电压（二进制）
输出电压（十进制）/V
0.16
00000110
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