《数字电子技术基础》技能实训17

1、【技能训练】用仿真软件Multisim 10仿真测试A/D转换器的逻辑功能一、实训目的了解A/D转换器的工作原理掌握A/D转换器逻辑功能的仿真测试方法实训器材三、实训原理及操作实训器材计算机仿真软件Multisim 10其他数量1台1套（一）实训原理A/D转换器用来将模拟信号转换成一组相应二进制数码。由于A/D转换器的输入 量是随时间连续变化的模拟信号，而输出是随时间断续变化的离散数字信号，因此在转换过 程中，首先要对模拟信号进行采样、保持，再进行量化、编码。所谓采样，就是在一个微小时间内对模拟信号进行取样，把一个随时间连续变化的 信号变换为对时间离散的信号。采样结束后，再将此取样的模拟信号保

2、持一段时间，使A/ D转换器有充分时间进行A/D转换。这就是采样、保持电路的基本原理。任何一个数量的大小都是以某个最小数量单位的整数倍来表示的。因此，在用数字 量表示采样电压时，也必须把它转化成这个最小数量单位的整数倍，这个转化过程就叫做量 化。所规定的最小数量单位叫做量化单位，用表示。显然，数字信号最低有效位中的1 所表示的数量大小，就等于一般被转化的模拟电压不可能被整除，这种因素引起的误差称为量化误差。量化误差又称为分辨率。ADC输出二进制位数越多，则分辨率越高，转换精度也越高。分辨率常以数字信号最低有效位中的1所对应的电压值表示。例如10位ADC,满度输入模拟电压为5V,则最低有效位1所

3、对应的输入电压为扑5V = 4.88M ； 8位ADC为弘5V = 19.53成。显然10位ADC的分辨率比8位ADC高。把量化的数值用一组相应的二进制代码表示出来，称为编码。这些代码就是A/D转换的输出数字量，而量化及编码电路即为A/D转换器电路。输出数字量与模拟量之间的关系为（2）2 :_住2Vref下面以8位ADC进行仿真测试，来讨论模/数转换器模拟输入与数字输出之间的关系。（二）实训操作1.元件选取仿真电路所用元件及选取途径如下：电源 VCC： Place Source-POWER SOURCES-VCC接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND,选取电路中的

4、接地。信号源 VI 的选取：Place Source-SIGNAL_VOLTAGE_SO一CLOCK_VOLTAGE滑动变阻器 R1 的选取：Place Basic - POTENT IOMETER - 1K Q8位ADC的选取:Place Mixed-ADC DAC-ADC,如图6-27所示。ADC的种类很多,为了 方便介绍，我们选取简单的一种8位ADC。指示灯：Place IndicatorPROBEPROBE_RED图6-278位ADC的选取2.电路组成将各个元件及8位ADC在仿真工作窗口摆放好并连接，构成8位ADC的模/数转换仿真电路，如图6-28所示。图中，从Multisim 10中

5、调出的8位ADC 标注的含义为：Ve和一的电压差是A/D转换器的满度电压，Vm是通过电位器&来调节的模拟电压；SOC是时钟脉冲，0E是转换使能。连接好电路后，将0E由低电平置高，发出转换命令，就 可以通过指示灯的亮灭看到转换的数码。vcc图6-28 8位ADC的模/数转换仿真电路3 .仿真分析打开仿真开关，仿真电路中的开关S1接高电平，调整滑动变阻器R1的阻值，改变的是输入8位ADC的模拟电压值，则输出端以指示灯的亮灭表示转换出的数码，灯亮表示为1, 灯灭表示为0。需要注意的是，二进制数码的排列顺序从D7-D0排列。举例说明：图示状态为正在模/数转换。当前输入模拟电压为4V,转换输出的数码结果

6、如图3-90中的指示灯指示所示。由于其中，Vm代表满度电压5V, Vin代表输入的模拟电压（也就是需要转换的模拟量），Cm代表该A/D转换器能够转换的最大数码，C”代表输入电压对应的转换后的数码。5 255厂MQ =204Cin = 204 ,转换成二进制为11001100,与图6-28中的指示灯指示结果一致。4 .调整数据并再次测试调整滑动变阻器R1的阻值，改变输入电压数值，再次仿真测试，并比较判断结果。四、注意事项用输出数字量与模拟量之间的关系式运算也可以得到结果)2 = %nX2 = 4x2_ = 0 8x 256 = 204.8 (204)10Vref 5和上面的运算结果是一致的。A/

7、D转换器输出数字量的大小不仅与输入的模拟量有关，而且还与参考电压有关。满量程参考电压越小，A/D转换电路的分辨率就越高，但电路的工作范围就越窄。五、实训考核任务二 仿真测试A/D转换器的逻辑功能班级姓名组号扣分记录得分项目配分考核要求评分细则正确连接电路20分能使用仿真软件，并能正确连接电路不会使用仿真软件扣10分未能正确连接电路扣5 分仿真测试A/D转换 器的逻辑功能60分能正确进行仿真，并准确得出结果连接方法不正确，每处 扣5分不能正确进行仿真，扣5分结果不准确，每次扣5 分不会重新调整测量参 数，扣10分重新测试后，不会比较测试数据。扣10分实训总结10分能正确总结A/D转换器的功能不熟悉A/D转换器管脚 功能，每处扣5分未掌握A/D