八位DA转换器设计文档格式.docx
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二、课程设计内容和要求
2.1、设计内容
2.2、设计要求
三、课程设计方案
3.1、设计思路
3.2、总体设计框图
3.3、工作原理
3.4、仿真电路设计
3.4.1、仿真电路图
3.4.2、仿真实验说明
3.4.3、仿真实验结果
四、课程设计总结
五、参考文献
在现代测控系统中,通常需要将经计算机处理后的数字信号(二进制数码0和1)转换为模拟信号(连续变化的电流和电压),以便直接输出或控制执行机构(如电动机等)。
将数字信号转换为模拟信号的电路称为数/模(D/A)转换电路。
1掌握电子电路的一般设计方法和设计流程;
2学习使用Proteus7.4Professional等软件绘制电路原理图及印刷板图;
3掌握运用Proteus7.4Professional对所设计的电路进行仿真,通过仿真结果验证设计的正确性。
2.1、设计内容
设计出八位D/A转换器电路,符合实际,并能基于此模型印出PCB版。
2.2、设计要求实际模型时分辨率、转换精度、转换速度、非线性误差、温度系数等达到生产要求。
数/模转换就是将数字量转换成与它成正比的模拟量。
组成D/A转换器的基本指导思想:
将数字量按权展开相加,即得到与数字量成正比的模拟量。
如图为一实用的四位T形权电阻网络D/A转换
由于集成运算放大器的电流求和点Σ为虚地,所
以每个2R电阻的上端都相当于接地,从网络的A、
B、C点分别向右看的对地电阻都是2R。
因此流过四个2R电阻的电流分别为I/2、I/4、
I/8、I/16。
电流是流入地,还是流入运算放大器,
由输入的数字量Di通过控制电子开关Si来决定。
故流入运算放大器的总电流为:
IIII
ID3D2D1D0
24816
由于从UREF向网络看进去的等效电阻是R,因此从UREF流出的电流为:
UREF
故:
UREF
24R
(D323
D222D121D020)
因此输出电压可表示为:
对于n位的倒T形电阻网络DAC,则:
由此可见,输出模拟电压uO与输入数字量D成正比,实现了数模转换。
3.4.1、仿真电路图
运用叠加原理:
1.当d7US单独作用时,左边电路为纯电阻,均可等效为电阻2R,即
两个2R电阻与电压源直接串联,
U0(7)d7US
U0(7)
4R
R
2R
d7US
2.当d6US单独作用时,左边电路仍等效为2R的电阻,而电压源右
边电路串并联较复杂,故用互易定理:
U0(6)
d6US
分析第二个电路图,左边电阻仍可以等效为2R的电阻,又左边电路支路均是两个2R电阻并联,每流过一个支路,电流减半,故原来电
Id6US
压源所在处I原电压源,由互易定理,现电压源所在处,电
28R
流为I现
I原d6US
8R
故U0(6)I现2R
4
3.当diUS单独作用时,均可使用互易定理与
(2)同理,每次电流往左每流过个支路,电流减小一半,故有
d5USd4USd3USd2US
U0(5)U0(4)U0(3)U0
(2)
8163264
d1USd0US
U0
(1)U0(0)
128256
所以
U0U0(7)U0(6)U0(5)U0(4)U0(3)U0
(2)U0
(1)U0(0)
Us76543210=256(27*d7+26*d6+25*d5+24*d4+23*d3+22*d2+21*d1+20*d0)。
故取Us=256V,就完成了数字电路与逻辑电路之间的转化,与二进制转为十进制形式完全符合。
页
输入数字量
模拟量输出
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7
SW8
1
XIDIANUNIVERSITY
D/A转换电路的核心思想就是使U0能有一种与二进制转化为十进制完全相同形式的公式,将di对应于二进制的各个位,当di取1或0时,其对应的十进制数即是输出的U0大小。
这个D/A电路设计是参考了书本上的T形权电阻网络,其优势在于电阻只用到R与2R,与书上第一种方法电阻差值很大相比具有优越性。
而这个电路的最大的亮点在于当电压源单独作用时,其左边的电阻电路无论有多长,均可等效为2R,因此这个方法可以无限延长至N位转换电路。
略微复杂的地方在于右边部分,运用互易定理可以轻松解决。
书本P105例2.10-2给出的T形权电阻网络D/A转换电路。