A/D與D/A轉(zhuǎn)換邏輯電路裝調(diào)與檢測

1.A/D轉(zhuǎn)換器的原理和測試電路2.D/A轉(zhuǎn)換器的原理和測試電路任務(wù)提出數(shù)字電路所處理的信號是數(shù)字信號，如果用數(shù)字電路處理模擬信號，則必須先將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，處理完后還原成相應(yīng)的模擬量，這就涉及到模擬信號量和數(shù)字量之間的相互轉(zhuǎn)換。模擬信號量到數(shù)字信號量的轉(zhuǎn)換稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換，即A/D轉(zhuǎn)換。數(shù)字信號量到模擬信號量的轉(zhuǎn)換稱數(shù)/模轉(zhuǎn)換，即D/A轉(zhuǎn)換。目前（D/A）及（A/D）轉(zhuǎn)換技術(shù)越來越集成化，常以芯片或集成芯片形式完成有關(guān)功能。本任務(wù)以典型集成數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832為例，介紹DAC的工作原理、組裝與測試。以典型集成數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC0809為例,介紹ADC的工作原理、組裝與測試。任務(wù)分析D/A轉(zhuǎn)換器的DAC功能是將輸入的二進制數(shù)字量轉(zhuǎn)換成與該數(shù)字量成線性比例的以電壓或電流形式輸出的模擬量。典型的D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電流輸出，運算放大器LM358將模擬電流變換為模擬電壓的形式輸出。A/D轉(zhuǎn)換器的功能是將時間和幅度值都連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換為時間、幅值都離散的數(shù)字信號。典型的A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809可直接與單片機的數(shù)據(jù)總線相連。相關(guān)知識將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換，簡稱為ADC。將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換，簡稱為DAC。一、DAC換DAC0832將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電流輸出，運算放大器LM358將模擬電流變換為模擬電壓的形式輸出。1.數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC08321）轉(zhuǎn)換原理DAC由四部分組成：電子開關(guān)、電阻網(wǎng)絡(luò)、運算放大器、基準電壓。每一位二進制數(shù)控制一個電子開關(guān)。當Di=1時，基準電壓接入電阻網(wǎng)絡(luò)，而Di=0時，開關(guān)斷開，電阻網(wǎng)絡(luò)把基準電壓轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)位權(quán)相對應(yīng)的模擬電壓分量（或電流分量），然后根據(jù)疊加原理，將各模擬分量相加，其總和就是與數(shù)字量成正比的模擬量。其輸出模擬電壓為2）DAC0832芯片簡介圖3-6-1DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳圖D7-D0

為數(shù)據(jù)輸入端，D7為最高位，D0為最低位。Iout1為模擬電流輸出端.當DAC寄存器全為1時,Iout1最大；全為0時,Iout1最小。Iout2為模擬電流輸出端，一般接地。Rfb為外接運算放大器提供的反饋電阻引出端。UREF是基準參考電壓接線端,其電壓范圍-10V---+10V。UCC為電源電壓,其值為+5V----+15V。DGND數(shù)字電路接地端。AGND模擬電路接地端。通常與數(shù)字電路接地端相連接。

2.集成運放LM358包括兩個獨立的高增益的具有內(nèi)部頻率補償功能的雙運算放大器，能在電源電壓范圍很寬的單電源（+3～30V）或雙電源（

1.5～15V）供電下使用。3．14位二進制串行計數(shù)器CD4060CD4060由一振蕩器和14級二進制串行計數(shù)器位組成，振蕩器的結(jié)構(gòu)可以是RC或晶振電路，CR為高電平時，計數(shù)器清零且振蕩器使用無效。所有的計數(shù)器位均為主從觸發(fā)器。在CP1(和CP0)的下降沿計數(shù)器以二進制進行計數(shù)。在時鐘脈沖線上使用斯密特觸發(fā)器對時鐘上升和下降時間無限制。用CD4060可以實現(xiàn)延時。4．DAC測試圖3-6-4DAC0832測試圖D7和D0分別為數(shù)據(jù)輸入端的最高位和最低位，基準電壓使用+5V，運算放大器使用LM358，使用±5V雙電源供電。使用數(shù)字萬用表直流電壓20V擋，測量結(jié)果見表6-1。輸出電壓與輸入數(shù)字量的二進制權(quán)值成正比關(guān)系。表3-6-1數(shù)模轉(zhuǎn)換電路測量值表

2）ADC0809各管腳的功能說明如下UCC——電源正極。GND——電源負極。IN0～IN7—8路模擬信號輸入通道。A0，A1，A2—控制8路模擬信號輸入通道的3位地址碼輸入端。ALE—地址鎖存允許輸入端，該信號的上升沿使多路開關(guān)的地址碼A0，A1，A2鎖存到地址寄存器中。START—啟動信號輸入端，此輸入信號的上升沿使內(nèi)部寄存器清零，下降沿使A/D開始轉(zhuǎn)換。圖3-6-5DAC0809引腳圖EOC—A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，它在A/D轉(zhuǎn)換開始時由高電平變?yōu)榈碗娖?，轉(zhuǎn)換結(jié)束由低電平變?yōu)楦唠娖?，此信號的上升沿表示A/D轉(zhuǎn)換完畢，常用做計算機中斷申請信號。OE—輸出允許信號，高電平有效，用來打開三態(tài)輸出鎖存器，將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線。D7～D0—8位數(shù)據(jù)輸出端。CP—時鐘信號輸入端，時鐘的頻率決定A/D轉(zhuǎn)換的速度，CP的頻率范圍為10～1

280kHz。當CP為640kHz時，A/D轉(zhuǎn)換時間為100μs。UREF+和UREF－—基準電壓輸入端。2．輸入模擬量選擇8路模擬輸入信號選擇哪一路進行轉(zhuǎn)換，由地址鎖存器決定表3-6-2ADC0809地址碼對應(yīng)的模擬通道地址碼模擬通道A2A1A0000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7任務(wù)實施一、儀器和器件準備1．20MHz雙蹤示波器、直流穩(wěn)壓電源（輸出+5V和輸出0-5V可調(diào)）、數(shù)字式萬用表。2．方波信號發(fā)生器一臺3．器件準備：面包板（15cm-25cm）、集成電路座DIP40和DIP8、集成電路起撥器、D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832、LM358、74LS90、電位器WS-1-10K、發(fā)光二極管、電阻RJ－0.25W若干、晶振32768Hz。4．熟透器件：查集成電路手冊，初步了解DAC0832、LM358、74LS90、ADC0809、74LS244、CD4060。確定各集成電路引腳排列，了解各引腳的功能二、電路裝調(diào)一圖3-6-6DAC0832性能測試連接圖1．裝調(diào)與檢測1）按圖6-6連接DAC0832測試電路，D7～D0端口為數(shù)字信號輸入端，Uo為模擬信號輸出端。2）將D7～D0全部接地，并調(diào)節(jié)運放的調(diào)零電位器RP，使輸出電壓Uo=0從輸入最低位起，逐位置“1”（接+5V），并測量輸出模擬電壓Uo填入表6-3中。4）將十進制計數(shù)器（74LS90）的4位輸出Q0Q1Q2Q3，對應(yīng)接到DAC的高4位，低4位接地，如上圖。加上脈沖后，用示波器觀察輸出電壓Uo的波形。5）如計數(shù)器輸出改接至DAC的低4位，高4位接地，重復上述步驟。6）然后將D7～D0

逐個接入高電平（其余7位均為低電平），用數(shù)字電壓表直流電壓10擋測量當某位為1時DAC的輸出電壓，并將測量結(jié)果記錄在表中。7）將D7～D0

全部接地，然后按表6-3所示數(shù)據(jù)依次接入高電平，用數(shù)字電壓表直流電壓10V擋測量DAC的輸出電壓，并將測量結(jié)果記錄在表3-6-3中。

表3-6-3DAC測試記錄表輸入數(shù)字量輸出模擬電壓Uo/VD7D6D5D4D3D2D1D0實測值00000000

00000001

00000011

0000011100001111

00011111

00111111

01111111

11111111

2．故障檢修1）調(diào)零調(diào)求到零：uA741的輸入2、3腳短接，測輸出端6腳，調(diào)PR使輸出為零，如果調(diào)求到零，則可能是原因集成電路或電位器損壞,一般先換集成電路.如果uA741和RP都是好的,則換ADC0832。2）如果輸出不正常，可以分段檢查。一查計數(shù)器輸出，在計數(shù)器輸出測計數(shù)器是否正常。如果計數(shù)器輸出正常，再查ADC0832。根據(jù)D7D6D5D4輸入的信號是二進制數(shù)再用萬用表測0832的輸出信號11、12腳。如果正常，則再查uA741,如果不正常則說明ADC0832損壞。三、電路裝調(diào)二圖3-6-78位數(shù)字電位器測試電路1．裝調(diào)與檢測按圖6-7連接電路。接通電源，緩慢調(diào)節(jié)電位器RP，8只發(fā)光二極管LED逐個點亮，當電位器調(diào)節(jié)到最大值時，8只發(fā)光二