数模转换和模数转换实验.doc

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1、6数模转换和模数转换实验6.1D/A转换实验1．实验目的（1）了解D/A转换器的工作原理及部分应用。（2）验证D/A转换器的部分指标。2．实验原理（1）D/A转换器的基本组成基准电压源数码寄Di模拟开关译码网络求和放大Uo存器图6-1-1D/A转换的基本结构D/A转换的功能是把数字量输入转换为模拟量输出，转换器的基本结构如图6-1-1所示，其中数码寄存器是解决高速数字信号和低速D/A变换的缓冲问题。基准电压源是供给模拟开关和译码网络的参考电压。D/A转换的精度受基准（参考）电压精度影响。因而，在D/A转换要求较高的场合，基准电压源通常采用精密基准电压源。模拟开关和译码网络的功能是把数字信号转换

2、成模拟电压或电流，然后以电压形式输出。图6-1-1D/A转换的基本结构（2）8位二进制D/A转换器MC3408L图6-1-2MC3408L引脚图图6-1-2是D/A转换器MC3408L的引脚图，各引脚作用如下：①A1~A8是8位数字信号输入端，其中A1是最高位（MSB），A8是最低位（LSB）。②Vr+、Vr-是参考正电压和负电压的输入端。单电源工作时，通常把Vr-接成地。③I0是电流输出端，MC3408L以负电流的形式输出，I0与输入数字信号的关系满足方程I0=-Vr/Rr*(A1/2+A2/4+A3/8+A4/16+A5/32+A6/64+A7/128+A8/256)=-Vr/Rr*ΣAi

3、i/2(6-1-1)式中：Ai是输入数字信号，高电平为“1”，低电平为“0”；Vr和Rr分别是参考电压和参考电阻的大小。④补偿端：是为防止电路自激振荡，通常接一个外接电容，电容的其另一端接负电源或地。⑤控制端：其作用是控制输出范围。当Vr/Rr=2.0mA、负载电阻为2kΩ（即I0端与地之间串接一个2kΩ的电阻）、负电源低于-10V的工作条件时，若控制端悬空，输出电压范围在-5.0~0.4V之间变化。若控制端接地，输出电压范围在-0.5~0.4V之间变化。在实际应用中，MC3408L输出端通常接一运算放大器，将负电流输出转变为正电压的形式输出，电路如图6-1-3所示。输出电压为图6-1-3MC

4、3408L输出形式VRrfU0=A(6-1-2)iiR2r用D/A转换器可以产生三角波和锯齿波，其线性度（特别是信号频率很低的情况下）比用模拟电路产生的三角波和锯齿波优良得多。(1)锯齿波电路发生器图6-1-4（b）锯齿波信号发生器的电原理图。当计数器作加法计数时，随着CP信号的输入，计数器的计数值增加，则D/A的输出电压UO也式6-1-2的规律增加。Ui0=VrRf/Rr*ΣAi/2当计数器计到全“1”时，UO输出为最大值Umax。再输入1个时钟脉冲后，计数器输出变为全“0”，则UO输出为“0”。因此，在整个计数周期内D/A输出是一个阶梯波，如图6-1-4（b）所示。从全“0”到全“1”有

5、255级，在Umax=5V时，则每级台阶电压VLSB=20mV，所以在示波器上不易看到图6-1-4（b）中M处的阶梯波，看到的是一线性良好的锯齿波。表6-1-1MC14516功能表(2)三角波电路发生器CPCiU/DPR功能若计数器采用可逆计数器，当U/Dффф10预置控制端为“1”时，计数器输出从“0”фффф1清零增加到全“1”，然后使U/D控制端为“0”，ф1ф00不计数计数器作减法计数，输出从全“1”递减↑0100加计数为全“0”，则其模拟量输出波形如图↑0000减计数6-1-4（c）所示。其频率f=1/(2*2NtN+1cp)=1/(2tcp)（6-1-3）式中N——可逆计数器的位数

6、；tcp——时钟周期。四位二进制可逆计数器MC14516的引脚如图6-1-5所示，表6-1-1是其功能。3．实验电路图6-1-4D/A转换电原理图及其波形图4．实验预习要求（1）预习D/A转换器的基本原理。（2）熟悉D/A芯片MC3408L的特性、引脚和典型应用。（3）设计实验内容（2）中所需触发器电路，使计数器作可逆计数。（4）画出实验报告所需的表格5．实验内容及步骤（1）验证D/A输出模拟电压与输入数字量之间的关系，即6-1-2式。①按图6-1-3连接电路（每个电阻、参考电压及电源电压均需测量），运放LM324的Vcc接5V，VEE接地。②按表6-1-2输入数字量，用数字电压表测量输出电压

7、UO，并与按式6-1-2计算的理论值进行比较，求出误差的大小。③把MC3408L的控制脚接图6-1-5MC14516的引脚图地，与②比较并记录输出电压有何变化。（2）验证D/A输出波形的频率与时钟频率的关系①按图6-1-4接好电路，时钟频率取100kHz，用双踪示波器测量输出波形及频率（LM324的Vcc接5V，VEE接地）。②对图6-1-4作适当改变，使可逆计数器作自动加/减法计数，输出三角波信