1、【技能訓練】用仿真軟件Multisim 10仿真測試A/D轉(zhuǎn)換器的邏輯功能一、實訓目的了解A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理掌握A/D轉(zhuǎn)換器邏輯功能的仿真測試方法實訓器材三、實訓原理及操作實訓器材計算機仿真軟件Multisim 10其他數(shù)量1臺1套（一）實訓原理A/D轉(zhuǎn)換器用來將模擬信號轉(zhuǎn)換成一組相應(yīng)二進制數(shù)碼。由于A/D轉(zhuǎn)換器的輸入 量是隨時間連續(xù)變化的模擬信號，而輸出是隨時間斷續(xù)變化的離散數(shù)字信號，因此在轉(zhuǎn)換過 程中，首先要對模擬信號進行采樣、保持，再進行量化、編碼。所謂采樣，就是在一個微小時間內(nèi)對模擬信號進行取樣，把一個隨時間連續(xù)變化的 信號變換為對時間離散的信號。采樣結(jié)束后，再將此取樣的模擬信號保

2、持一段時間，使A/ D轉(zhuǎn)換器有充分時間進行A/D轉(zhuǎn)換。這就是采樣、保持電路的基本原理。任何一個數(shù)量的大小都是以某個最小數(shù)量單位的整數(shù)倍來表示的。因此，在用數(shù)字 量表示采樣電壓時，也必須把它轉(zhuǎn)化成這個最小數(shù)量單位的整數(shù)倍，這個轉(zhuǎn)化過程就叫做量 化。所規(guī)定的最小數(shù)量單位叫做量化單位，用表示。顯然，數(shù)字信號最低有效位中的1 所表示的數(shù)量大小，就等于一般被轉(zhuǎn)化的模擬電壓不可能被整除，這種因素引起的誤差稱為量化誤差。量化誤差又稱為分辨率。ADC輸出二進制位數(shù)越多，則分辨率越高，轉(zhuǎn)換精度也越高。分辨率常以數(shù)字信號最低有效位中的1所對應(yīng)的電壓值表示。例如10位ADC,滿度輸入模擬電壓為5V,則最低有效位1所

3、對應(yīng)的輸入電壓為撲5V = 4.88M ； 8位ADC為弘5V = 19.53成。顯然10位ADC的分辨率比8位ADC高。把量化的數(shù)值用一組相應(yīng)的二進制代碼表示出來，稱為編碼。這些代碼就是A/D轉(zhuǎn)換的輸出數(shù)字量，而量化及編碼電路即為A/D轉(zhuǎn)換器電路。輸出數(shù)字量與模擬量之間的關(guān)系為（2）2 :_住2Vref下面以8位ADC進行仿真測試，來討論模/數(shù)轉(zhuǎn)換器模擬輸入與數(shù)字輸出之間的關(guān)系。（二）實訓操作1.元件選取仿真電路所用元件及選取途徑如下：電源 VCC： Place Source-POWER SOURCES-VCC接地：Place SourcePOWER_SOURCESGROUND,選取電路中的

4、接地。信號源 VI 的選?。篜lace Source-SIGNAL_VOLTAGE_SO一CLOCK_VOLTAGE滑動變阻器 R1 的選取：Place Basic - POTENT IOMETER - 1K Q8位ADC的選取:Place Mixed-ADC DAC-ADC,如圖6-27所示。ADC的種類很多,為了 方便介紹，我們選取簡單的一種8位ADC。指示燈：Place IndicatorPROBEPROBE_RED圖6-278位ADC的選取2.電路組成將各個元件及8位ADC在仿真工作窗口擺放好并連接，構(gòu)成8位ADC的模/數(shù)轉(zhuǎn)換仿真電路，如圖6-28所示。圖中，從Multisim 10中

5、調(diào)出的8位ADC 標注的含義為：Ve和一的電壓差是A/D轉(zhuǎn)換器的滿度電壓，Vm是通過電位器&來調(diào)節(jié)的模擬電壓；SOC是時鐘脈沖，0E是轉(zhuǎn)換使能。連接好電路后，將0E由低電平置高，發(fā)出轉(zhuǎn)換命令，就 可以通過指示燈的亮滅看到轉(zhuǎn)換的數(shù)碼。vcc圖6-28 8位ADC的模/數(shù)轉(zhuǎn)換仿真電路3 .仿真分析打開仿真開關(guān)，仿真電路中的開關(guān)S1接高電平，調(diào)整滑動變阻器R1的阻值，改變的是輸入8位ADC的模擬電壓值，則輸出端以指示燈的亮滅表示轉(zhuǎn)換出的數(shù)碼，燈亮表示為1, 燈滅表示為0。需要注意的是，二進制數(shù)碼的排列順序從D7-D0排列。舉例說明：圖示狀態(tài)為正在模/數(shù)轉(zhuǎn)換。當前輸入模擬電壓為4V,轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)碼結(jié)果

6、如圖3-90中的指示燈指示所示。由于其中，Vm代表滿度電壓5V, Vin代表輸入的模擬電壓（也就是需要轉(zhuǎn)換的模擬量），Cm代表該A/D轉(zhuǎn)換器能夠轉(zhuǎn)換的最大數(shù)碼，C”代表輸入電壓對應(yīng)的轉(zhuǎn)換后的數(shù)碼。5 255廠MQ =204Cin = 204 ,轉(zhuǎn)換成二進制為11001100,與圖6-28中的指示燈指示結(jié)果一致。4 .調(diào)整數(shù)據(jù)并再次測試調(diào)整滑動變阻器R1的阻值，改變輸入電壓數(shù)值，再次仿真測試，并比較判斷結(jié)果。四、注意事項用輸出數(shù)字量與模擬量之間的關(guān)系式運算也可以得到結(jié)果)2 = %nX2 = 4x2_ = 0 8x 256 = 204.8 (204)10Vref 5和上面的運算結(jié)果是一致的。A/

7、D轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字量的大小不僅與輸入的模擬量有關(guān)，而且還與參考電壓有關(guān)。滿量程參考電壓越小，A/D轉(zhuǎn)換電路的分辨率就越高，但電路的工作范圍就越窄。五、實訓考核任務(wù)二 仿真測試A/D轉(zhuǎn)換器的邏輯功能班級姓名組號扣分記錄得分項目配分考核要求評分細則正確連接電路20分能使用仿真軟件，并能正確連接電路不會使用仿真軟件扣10分未能正確連接電路扣5 分仿真測試A/D轉(zhuǎn)換 器的邏輯功能60分能正確進行仿真，并準確得出結(jié)果連接方法不正確，每處 扣5分不能正確進行仿真，扣5分結(jié)果不準確，每次扣5 分不會重新調(diào)整測量參 數(shù)，扣10分重新測試后，不會比較測試數(shù)據(jù)?？?0分實訓總結(jié)10分能正確總結(jié)A/D轉(zhuǎn)換器的功能不熟悉A/D轉(zhuǎn)換器管腳 功能，每處扣5分未掌握A/D