ADC原理分析與驗(yàn)證ADC原理分析與驗(yàn)證ADC的歷史

世界上記載的第一個(gè)“純電子“的A/D轉(zhuǎn)換器于1939年被亞歷克·哈利·里夫斯(AlecHarleyReeves)發(fā)明，該設(shè)計(jì)的采樣率為6KSPS，分辨率為5位。

亞歷克·哈利·里夫斯設(shè)計(jì)的A/D轉(zhuǎn)換器原理圖如下圖。1947年，鍺晶體管于貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生。1946年，ENIAC問世，現(xiàn)代數(shù)字計(jì)算機(jī)的鼻祖，為A/D的蓬勃發(fā)展做鋪墊。(實(shí)際上，世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)是由艾奧瓦州立大學(xué)的數(shù)學(xué)與物理學(xué)教授約翰·文森特·阿塔納索夫和他的研究生克里福德·貝里于1939年研發(fā)的阿塔納索夫-貝里(ABC)計(jì)算機(jī))。1948年，貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了5位、8KSPS的逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。得力于電子束編碼管技術(shù)，在1960年左右出現(xiàn)了12MSPS、9位的編碼器(A/D)。ADC原理分析與驗(yàn)證ADC的基本原理

ADC(AnalogtoDigitalConverter)是一類將模擬信號(hào)(連續(xù)信號(hào))轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)(離散信號(hào))的器件，按原理可分為：并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器(FLASHADC)、逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器(SARADC)和雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器(DoubleIntegralADC)。模擬信號(hào)，下圖中的是一個(gè)輸入的模擬電壓信號(hào)，可以想象成從一個(gè)麥克風(fēng)輸出的音頻信號(hào)。數(shù)字信號(hào)，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)能夠處理的信號(hào)，表現(xiàn)為下圖中的“n位數(shù)字量輸出”。香農(nóng)-奈奎斯特(Shannon&Nyquist)采樣定理規(guī)定，使恢復(fù)出的信號(hào)不失真的條件：采樣頻率大于原始信號(hào)頻率的兩倍，即FS≥2Fi。一個(gè)連續(xù)的電壓信號(hào)通過一個(gè)由方波控制的開關(guān)S之后施加到電容C上，由于電容兩端的電壓不會(huì)突變，可知在S斷開時(shí)C將維持在開關(guān)斷開瞬間的電壓一段時(shí)間，直到開關(guān)S再次打開。這樣，一個(gè)模擬的電壓信號(hào)就轉(zhuǎn)換成了采樣展寬信號(hào)，其中CPs的頻率就是采樣頻率Fs。然后，由ADC的數(shù)字編碼電路將采樣展寬信號(hào)轉(zhuǎn)換成n位的數(shù)字量并輸出。通過上述步驟，一個(gè)連續(xù)的電壓信號(hào)就轉(zhuǎn)換成了n位的數(shù)字量，而實(shí)現(xiàn)該過程的器件叫做模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)。ADC原理分析與驗(yàn)證ADC的基本原理

ADC原理分析與驗(yàn)證ADC的主要性能指標(biāo)

分辨率：ADC能分辨的最小電壓，通常用位數(shù)表示，例如：8位。一個(gè)n=8位的ADC，參考電壓為5V，則其能分辨的最小電壓為5/2^n=19.53mV。

轉(zhuǎn)換時(shí)間：ADC從控制信號(hào)到來開始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字信號(hào)所經(jīng)歷的時(shí)間。

轉(zhuǎn)換精度：ADC輸出的數(shù)字量所表示的模擬值與實(shí)際輸入的模擬量之間的偏差。

ADC原理分析與驗(yàn)證ADC的分類并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器由電阻分壓器、電壓比較器(運(yùn)算放大器)、D觸發(fā)器和優(yōu)先級(jí)編碼器構(gòu)成。優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)換時(shí)間最短，其轉(zhuǎn)換周期為通過比較器、觸發(fā)器和優(yōu)先級(jí)編碼器的時(shí)間總和(見下式)，這個(gè)數(shù)值通常很小。T轉(zhuǎn)=T比+T寄+T編缺點(diǎn)：1.造價(jià)高昂，隨著分辨位數(shù)的提高，所需的元件幾乎按幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，如：一個(gè)n位的并行比較型ADC，需要2^n-1個(gè)比較器和2^n-1個(gè)觸發(fā)器，假如n=12，那么一共需要8190個(gè)比較器和觸發(fā)器！2.對(duì)集成電路的工藝要求很高。ADC原理分析與驗(yàn)證ADC的分類逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器原理像天平，對(duì)輸入的模擬電壓信號(hào)與不同權(quán)值的電壓做多次比較，使得轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字量在數(shù)值上不斷逼近輸入的模擬量。通常由控制邏輯電路、數(shù)據(jù)寄存器、移位寄存器、D/A轉(zhuǎn)換器(DigitalAnalogConverter)和電壓比較器構(gòu)成。優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)換速度快。其轉(zhuǎn)換周期等于分辨率*時(shí)鐘周期(見下式)，如一個(gè)8位的逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，時(shí)鐘周期為10us，則其轉(zhuǎn)換周期為80us。T轉(zhuǎn)=n*Tclk(n為分辨率)ADC原理分析與驗(yàn)證ADC的分類雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器一種間接的A/D轉(zhuǎn)換器，其分別對(duì)輸入電壓和參考電壓進(jìn)行兩次積分，將輸入電壓平均值變換成與之成正比的時(shí)間間隔，然后利用時(shí)鐘脈沖和計(jì)數(shù)器測(cè)出此時(shí)間間隔，進(jìn)而在輸出端得到與模擬量相應(yīng)的數(shù)字量。通常由積分器(運(yùn)算放大器及相應(yīng)的外部電路)、過零比較器(運(yùn)算放大器)、時(shí)鐘脈沖控制門和計(jì)數(shù)器等構(gòu)成。優(yōu)點(diǎn)：抗工頻干擾能力強(qiáng)。通過對(duì)輸入電壓的平均值進(jìn)行變換來實(shí)現(xiàn)抗干擾。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換速度最慢。ADC原理分析與驗(yàn)證并行比較型A/D轉(zhuǎn)換原理分析并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器屬于直接型A/D轉(zhuǎn)換器，能將輸入模擬電壓直接轉(zhuǎn)換為輸出的數(shù)字信號(hào)而不需要中間變量。由電阻分壓器、電壓比較器(運(yùn)算放大器)、D觸發(fā)器和優(yōu)先級(jí)編碼器構(gòu)成。

首先，左側(cè)由一系列的電阻串聯(lián)，對(duì)參考電壓

進(jìn)行分壓。得到從

到之間7個(gè)比較電壓，量化單位

。然后，將這7個(gè)比較電壓分別接到7個(gè)電壓比較器

的輸入端，作為比較基準(zhǔn)，同時(shí)將輸入的模擬電壓

同時(shí)加到每個(gè)比較器的另一個(gè)輸入端上，與這7個(gè)比較基準(zhǔn)進(jìn)行比較。ADC原理分析與驗(yàn)證并行比較型A/D轉(zhuǎn)換原理分析電壓比較器的作用就是當(dāng)輸入的電壓

大于基準(zhǔn)電壓時(shí)，輸出為1，反之輸出為0。因此，我們可以列出每個(gè)比較器的輸出狀態(tài)，如下表。

D觸發(fā)器的作用為輸出寄存器，主要是在CLK時(shí)鐘的上升沿將輸出信號(hào)保持。ADC原理分析與驗(yàn)證并行比較型A/D轉(zhuǎn)換原理分析后續(xù)所有信號(hào)進(jìn)入代碼轉(zhuǎn)換器部分，這部分主要是將電壓比較器的輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換為3位的二進(jìn)制代碼。那么完善上表，可以得到如下表所示。

ADC原理分析與驗(yàn)證并行比較型A/D轉(zhuǎn)換原理分析那么根據(jù)上表，可以得到代碼轉(zhuǎn)換器的邏輯函數(shù)式如下。

按照上式可以得到響應(yīng)的代碼轉(zhuǎn)換器的電路。并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度主要取決于量化電平的劃分，劃分得越細(xì)，精度越高。另外轉(zhuǎn)換精度還受參考電壓的穩(wěn)定度、分壓電阻的相對(duì)精度、電壓比較器的靈敏度的影響。并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換速度一般為幾十納秒，是所有AD轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換速度最快的一種。當(dāng)模擬信號(hào)加到電路輸入端之后，只需經(jīng)過電壓比較器、觸發(fā)器和代碼轉(zhuǎn)換電路的傳輸延遲時(shí)間即可完成一次轉(zhuǎn)換。缺點(diǎn)為必須使用較多的電壓比較器和規(guī)模較大的代碼轉(zhuǎn)換電路。輸出為n位的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換電路，需要

個(gè)電壓比較器和相應(yīng)的代碼轉(zhuǎn)換電路。隨輸出數(shù)字代碼位數(shù)的增加，電路的規(guī)模將急劇膨脹?！つ壳俺Ｒ姷牟⒙?lián)比較型AD轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品輸出多在8位以下。ADC原理分析與驗(yàn)證ADC原理測(cè)試與驗(yàn)證在M209板卡上，板載了并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器原理電路圖，電阻分壓網(wǎng)絡(luò)與電壓比較電路如下。

參考電壓為9V，并且量化單位為

。意味著每個(gè)電壓比較器的輸入?yún)⒖茧妷壕鶠?V的遞增值。ADC原理分析與驗(yàn)證ADC原理測(cè)試與驗(yàn)證后續(xù)比較信號(hào)輸出后接到D觸發(fā)器，如下。

ADC原理分析與驗(yàn)證ADC原理測(cè)試與驗(yàn)證D觸發(fā)器使用的時(shí)鐘源由NE555定時(shí)器組成的占空比可調(diào)的多諧振蕩電路，如下。

ADC原理分析與驗(yàn)證ADC原理測(cè)試與驗(yàn)證最后使用74LS148將從D觸發(fā)器反相輸出端輸出的信號(hào)進(jìn)行編碼，并用三顆LED燈表示編碼輸出后的信號(hào)，如下。

ADC原理分析與驗(yàn)證ADC原理測(cè)試與驗(yàn)證在設(shè)計(jì)74LS148優(yōu)先編碼器輸入信號(hào)的時(shí)候，由于從D觸發(fā)器輸出的信號(hào)只有7個(gè)，而優(yōu)先編碼器的輸入信號(hào)需要8個(gè)，因此將優(yōu)先編碼器的第0位始終置高（無效電平）。由優(yōu)先編碼器的知識(shí)可以得知，電路中的優(yōu)先編碼器的功能表如下。

且三顆LED燈為低電平點(diǎn)亮，因此可以通過LED燈的亮滅來表現(xiàn)該電路輸出的數(shù)字信號(hào)。ADC原理分析與驗(yàn)證ADC原理測(cè)試與驗(yàn)證按照以下接線示意圖，完成硬件接線，并給該電路的AD輸入測(cè)試端輸入待AD轉(zhuǎn)換的電壓值，通過LED燈亮滅確定輸出的數(shù)字量信號(hào)，填寫后面的表格。

ADC原理分析與驗(yàn)證ADC原理測(cè)試與驗(yàn)證上圖中，使用示波器連接1號(hào)框輸出信號(hào)，信號(hào)地連接GND，可以測(cè)得并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換電路的采樣時(shí)鐘信號(hào)，調(diào)節(jié)2號(hào)框中的電阻器，可以看到采樣波形的頻率變化，如下圖。

ADC原理分析與驗(yàn)證ADC原理測(cè)試與驗(yàn)證使用直流可調(diào)電源，正極連接示意圖中3號(hào)框，負(fù)極連接示意圖中的GND，向電路輸入不同幅值的電壓，觀察LED燈亮滅情況，確定A/D變換后的數(shù)字量輸出，完成下表。

ADC原理分析與驗(yàn)證結(jié)束

DAC原理分析與驗(yàn)證成都職業(yè)技術(shù)學(xué)院成都卓物科技有限公司DAC原理分析與驗(yàn)證D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理數(shù)模轉(zhuǎn)換是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電量（電流或電壓）使輸出的模擬電量與輸入的數(shù)字量成正比。實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換功能的電路叫數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）。

一個(gè)n位二進(jìn)制數(shù)可以表示為

，其中最高有效位MSB，最低有效位LSB的權(quán)依次為

。為了將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，將二進(jìn)制的每一位與加權(quán)計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的模擬量，然后將代表各位的模擬量相加，就得到了與該數(shù)字量成正比的模擬量。

設(shè)輸入的數(shù)字量為D，輸出模擬量為

，則D/A轉(zhuǎn)換的關(guān)系可表述為k為比例系數(shù)，又叫轉(zhuǎn)換系數(shù)，D為輸入的n位二進(jìn)制數(shù)。DAC原理分析與驗(yàn)證D/A轉(zhuǎn)換器的基本組成與分類如下圖，n位二進(jìn)制DAC組成一般包括數(shù)字寄存器、模擬開關(guān)、基準(zhǔn)電壓源、解碼網(wǎng)絡(luò)和放大器幾個(gè)組成部分。D/A轉(zhuǎn)換器一般有兩種分類方式。按解碼網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同可分為以下幾類：T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器；倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器；權(quán)電流D/A轉(zhuǎn)換器；權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器。按模擬電子開關(guān)電路的不同可分為以下幾類：CMOS開關(guān)型D/A轉(zhuǎn)換器；雙極型開關(guān)D/A轉(zhuǎn)換器-電流開關(guān)型；雙極型開關(guān)D/A轉(zhuǎn)換器-ECL電流開關(guān)型。DAC原理分析與驗(yàn)證D/A轉(zhuǎn)換器的基本組成與分類T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器原理示意圖如下。可以看出，T型電阻網(wǎng)絡(luò)有如下特點(diǎn)：（1）從任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)向左或向右到地或虛地端的等效電阻相等均為R。（2）從任何一模擬開關(guān)到地或虛地端的等效電阻相等，均為3R。模擬開關(guān)Si是接地還是接基準(zhǔn)電壓

，受輸入的二進(jìn)制碼D3、D2、D1、D0控制?？傠娏鳛橛蛇\(yùn)放的工作原理可知，輸出電壓

為：依次類推，n位T型電阻網(wǎng)絡(luò)DAC，則輸出電壓為

DAC原理分析與驗(yàn)證D/A轉(zhuǎn)換器的基本組成與分類倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的原理示意圖如下。從結(jié)點(diǎn)A、B、C、D向右看，其等效電阻均為R，基準(zhǔn)電源的總電流為

，電流每流過一個(gè)結(jié)點(diǎn)，就均分為兩路相等的電流。因此，各模擬開關(guān)S3、S2、S1、S0流過的電流分別為而與開關(guān)的狀態(tài)無關(guān)。流入求和運(yùn)算放大器的電流為：這樣就實(shí)現(xiàn)了數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。求和運(yùn)算放大器的輸出電壓：當(dāng)Rf=R時(shí)，如果是n位的DAC,并設(shè)Rf=R，則

表達(dá)式為：倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)由于流過各支路的電流恒定不變，故在開關(guān)狀態(tài)變化時(shí)，不需電流建立時(shí)間，所以該電路轉(zhuǎn)換速度快，尖峰脈沖干擾較小，是使用最廣泛的一種D/A轉(zhuǎn)換器。

DAC原理分析與驗(yàn)證D/A轉(zhuǎn)換器的基本組成與分類權(quán)電流D/A轉(zhuǎn)換器權(quán)電流D/A轉(zhuǎn)換器的原理示意圖如下所示。由于電路中存在模擬開關(guān)電壓降，當(dāng)流過各支路的電流稍有變化時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換誤差。為進(jìn)一步提高D/A轉(zhuǎn)換器的精度，可采用權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器。當(dāng)輸入數(shù)字量的某一位數(shù)碼

時(shí)，開關(guān)

接運(yùn)算放大器的反向端，相應(yīng)權(quán)電流流出求和電路，當(dāng)

=0時(shí)，

接地。分析該電路，可得權(quán)電流D/A轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是速度快、并且當(dāng)采用了恒流源電路后，各支路權(quán)電流的大小均不受開關(guān)導(dǎo)通電阻和壓降的影響，降低了對(duì)開關(guān)電路的要求，提高了轉(zhuǎn)換精度。

DAC原理分析與驗(yàn)證D/A轉(zhuǎn)換器的基本組成與分類權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的原理示意圖如下所示。由權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開關(guān)和求和放大器組成，S0-S3為模擬開關(guān)，它們的狀態(tài)分別受輸入代碼

的取值控制。=1時(shí)開關(guān)接參考電壓

上，此時(shí)有支路電流

流向求和放大器；

時(shí)開關(guān)接地，此時(shí)支路電流為零。權(quán)電流：求和放大器是一個(gè)接成負(fù)反饋的運(yùn)算放大器。為了簡(jiǎn)化分析計(jì)算，可以把運(yùn)算放大器近似地看成理想放大器—即它的開環(huán)放大倍數(shù)為無窮大，輸入電流為零（輸入電阻為無窮大），輸出電阻為零。

DAC原理分析與驗(yàn)證D/A轉(zhuǎn)換器的基本組成與分類權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器那么根據(jù)運(yùn)算放大器的知識(shí)，可得求和放大器輸出為若取

，則上式可化簡(jiǎn)為上式表明，輸出的模擬電壓正比于輸入的數(shù)字量D，從而實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。當(dāng)D=0時(shí)=0。從上面的分析計(jì)算可以看到，在

為正電壓時(shí)輸出電壓

始終為負(fù)值。要想得到正的輸出電壓，可以將

取為負(fù)值。權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，所用的電阻元件數(shù)很少。而缺點(diǎn)是各個(gè)電阻阻值相處較大，尤其在輸入信號(hào)的位數(shù)較多時(shí)，這個(gè)問題更加突出。要想在極為寬廣的阻值范圍內(nèi)保證每個(gè)電阻都有很高的精度是十分困難的，尤其對(duì)制作集成電路更加不利。

DAC原理分析與驗(yàn)證D/A轉(zhuǎn)換器的基本組成與分類其他類型的D/A轉(zhuǎn)換器還有其他類型的D/A轉(zhuǎn)換器，如逐次逼近型ADC中的電容二進(jìn)制加權(quán)DAC：開關(guān)樹型DAC：

DAC原理分析與驗(yàn)證DAC的主要性能指標(biāo)分辨率：分辨率說明D/A轉(zhuǎn)換器分辨最小輸出電壓的能力，通常用最小輸出電壓與最大輸出電壓之比表示。對(duì)于一個(gè)n位的D/A轉(zhuǎn)換器，分辨率可表示為轉(zhuǎn)換誤差：換誤差是指D/A轉(zhuǎn)換器輸入端加最大數(shù)字量時(shí)，實(shí)際輸出的模擬電壓與理論輸出模擬電壓的最大誤差。通常要求D/A轉(zhuǎn)換器的誤差小于轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度是指D/A轉(zhuǎn)換器從數(shù)碼輸入開始，到輸出的模擬電壓達(dá)到穩(wěn)定值所需的時(shí)間，也稱為轉(zhuǎn)換時(shí)間。一般取輸入由全0變成全1或反之，其輸出達(dá)到穩(wěn)定值所需要的時(shí)間。轉(zhuǎn)換時(shí)間越小，工作速度就越高。DAC原理分析與驗(yàn)證DAC原理測(cè)試與驗(yàn)證M209板卡上的為倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換原理電路，電路原理圖如下所示。據(jù)前面的分析，該4位倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換電路的計(jì)算公式為可見當(dāng)輸入?yún)⒖茧妷簽檎妷簳r(shí)，輸出為負(fù)電壓，因此，在電路圖中，在求和運(yùn)算放大器后級(jí)加上了一個(gè)負(fù)反饋比例運(yùn)算放大器，比例系數(shù)為1，目的是將D/A得出的電壓反相為正電壓。因此，輸出電壓為DAC原理分析與驗(yàn)證DAC原理測(cè)試與驗(yàn)證按照以下連線示意圖完成連線，撥動(dòng)開關(guān)輸入不同的數(shù)字量值，使用萬用表測(cè)量輸出的模擬量值，填寫后面的表格。連接方式：1、先連接電源，將VCC_5V測(cè)試口J3連接至參考電壓Vref測(cè)試口J17。2、將萬用表的黑色表筆（負(fù)極）連接至GND測(cè)試口J5。3、紅色表筆（正極）連接至AD_OUT測(cè)試點(diǎn)J20即可。DAC原理分析與驗(yàn)證結(jié)束ADC與DAC應(yīng)用成都職業(yè)技術(shù)學(xué)院成都卓物科技有限公司ADC與DAC應(yīng)用ADC單片機(jī)應(yīng)用ADC廣泛應(yīng)用于單片機(jī)的各種場(chǎng)景中，如傳感器數(shù)據(jù)采集，音頻信號(hào)處理、電力電子控制等。它可以幫助單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)外部環(huán)境的感知和控制，從而豐富了單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。

在M209板卡上板載了STM32F103RCT6單片機(jī)，該單片機(jī)擁有3個(gè)獨(dú)立的ADC，STM32的ADC是12位逐次逼近型的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。它有18個(gè)通道，可測(cè)量16個(gè)外部和2個(gè)內(nèi)部信號(hào)源。各通道的A/D轉(zhuǎn)換可以單次、連續(xù)、掃描或間斷模式執(zhí)行。ADC的結(jié)果可以左對(duì)齊或右對(duì)齊方式存儲(chǔ)在16位數(shù)據(jù)寄存器中。

下面測(cè)試M209板卡板載單片機(jī)的ADC功能。第一步、硬件連線與環(huán)境準(zhǔn)備使用USB線連接M209板卡與計(jì)算機(jī)，并在計(jì)算機(jī)上安裝Xshell軟件。ADC與DAC應(yīng)用ADC單片機(jī)應(yīng)用連接方式：將板卡的USB1引腳與計(jì)算機(jī)相連即可。Xshell軟件：第二步、Xshell軟件配置在Xshell軟件中新建一個(gè)串口連接，如下。首先新建窗口，如下。ADC與DAC應(yīng)用ADC單片機(jī)應(yīng)用然后填寫窗口名稱及協(xié)議選擇為串口，如下左側(cè)圖。

接著在設(shè)備管理器中查看連接的串口的COM端口號(hào)，如下右側(cè)圖。ADC與DAC應(yīng)用ADC單片機(jī)應(yīng)用配置串口參數(shù)，如下。ADC與DAC應(yīng)用ADC單片機(jī)應(yīng)用第三步、ADC測(cè)試連接好硬件后，按下M209板卡上的復(fù)位按鍵，LED2閃爍表示程序運(yùn)行?？稍赬shell軟件中看到單片機(jī)程序運(yùn)行結(jié)果，如下所示。ADC與DAC應(yīng)用ADC單片機(jī)應(yīng)用測(cè)試ADC的方法為，輸入命令A(yù)DC_TEST<func>，回車確認(rèn)，用法如下。首先測(cè)試旋鈕調(diào)節(jié)的ADC，輸入命令A(yù)DC_TEST0，回車確認(rèn)。調(diào)節(jié)旋鈕，可以看到采集到的ADC數(shù)值的變化，如下所示。ADC與DAC應(yīng)用ADC單片機(jī)應(yīng)用接著測(cè)試另外一個(gè)ADC通道。輸入命令A(yù)DC_TEST2，以停止旋鈕ADC測(cè)試，接著輸入ADC_TEST1，測(cè)試ADC（0-5V輸入），給輸入口輸入0-5V電壓，可以看到采集到的ADC數(shù)值，如下。如測(cè)試0V、3.3V、5V，輸出如右側(cè)圖。ADC與DAC應(yīng)用DAC單片機(jī)應(yīng)用M209板卡板載的STM32F103RCT6單片機(jī)擁有2個(gè)DAC轉(zhuǎn)換器，每個(gè)轉(zhuǎn)換器對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出通道，支持8位或12位單調(diào)輸出，12位模式下數(shù)據(jù)左對(duì)齊或右對(duì)齊。我們?cè)O(shè)計(jì)了兩路DAC輸出，一路輸出鋸齒波，一路輸出正弦波。第一步、硬件連接硬件連接上，依舊需要使用USB線連接板卡，接著使用雙通道示波器連接DAC輸出口。如下圖示。連接方式：將板卡與計(jì)算機(jī)通過USB1接口相連。用示波器的A、B通道分別連接至板卡的J27，J28測(cè)試口。兩通道測(cè)試線的接地端連接至板卡的GND測(cè)試口即可。ADC與DAC應(yīng)用DAC單片機(jī)應(yīng)用第二步、DAC測(cè)試電腦上打開Xshell軟件，并配置好串口協(xié)議。連接好硬件后，按下M209板卡上的復(fù)位按鍵，LED2閃爍表示程序運(yùn)行。輸入命令DAC_TEST<func>，用法如下DAC鋸齒波輸出測(cè)試：輸入DAC_TEST0，回車，可見示波器輸出如右側(cè)圖ADC與DAC應(yīng)用DAC單片機(jī)應(yīng)用DAC正弦波輸出測(cè)試：先輸入DAC_TEST2停止鋸齒波輸出測(cè)試，然后輸入DAC_TEST1命令啟動(dòng)正弦波輸出測(cè)試，示波器輸出波形如下所示。ADC與DAC應(yīng)用結(jié)束項(xiàng)目設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)項(xiàng)目需求與項(xiàng)目任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)出有一定輸出電壓范圍和功能的數(shù)控電源。其原理示意圖如下：如上圖，該項(xiàng)目任務(wù)由五部分組成，分別是功能按鍵部分、穩(wěn)壓電源部分、顯示部分、數(shù)控部分、輸出電路部分。穩(wěn)壓電源部分主要作用是將交流輸入220V變換為直流電源，為后續(xù)的顯示部分、數(shù)控部分、輸出電路部分提供工作電源。顯示部分主要用于顯示當(dāng)前調(diào)節(jié)輸出的電壓值大小。數(shù)控部分主要作用是將功能按鍵部分得到的控制指令轉(zhuǎn)換為指定的電壓值。輸出電路部分主要用于輸出指定的穩(wěn)壓電壓以及足夠的驅(qū)動(dòng)電流。項(xiàng)目設(shè)計(jì)項(xiàng)目需求與項(xiàng)目任務(wù)設(shè)計(jì)要求輸出電壓：范圍0～＋9.9V，步進(jìn)0.1V，紋波不大于10mV；輸出電流：500mA；輸出電壓值由數(shù)碼管顯示；由“＋”、“－”兩鍵分別控制輸出電壓步進(jìn)增減；輸出電壓可預(yù)置在0～9.9V之間的任意一個(gè)值；為實(shí)現(xiàn)上述幾部件工作，制作穩(wěn)壓直流電源，輸出±12V，＋5V。項(xiàng)目設(shè)計(jì)項(xiàng)目總體框架根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)要求，畫出項(xiàng)目總體框架如下所示。其中AC-AC交流降壓、AC-DC整流、濾波、DC-DC降壓對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)任務(wù)中的穩(wěn)壓電源部分，為整個(gè)電路提供能源。功能按鍵電路對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)任務(wù)中的按鍵部分，用于調(diào)節(jié)電路輸出電壓的幅值。計(jì)數(shù)電路用于對(duì)功能按鍵電路輸入的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到控制指令。譯碼顯示電路對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)任務(wù)中的數(shù)字顯示部分，將從計(jì)數(shù)電路中得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。進(jìn)制轉(zhuǎn)換電路用于將計(jì)數(shù)電路得到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，供后續(xù)DAC電路使用。DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換電路用于將前面得到的包含控制電壓信息的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為模擬電壓。另外，由于DAC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路得到的輸出驅(qū)動(dòng)能力較弱，因此增加輸出級(jí)電路，將輸出電流增大，提高電路的驅(qū)動(dòng)能力。項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)束交流變壓與整流電路交流變壓與整流電路一般使用變壓器實(shí)現(xiàn)交流變壓功能，使用二極管整流橋完成整流功能。下圖中左邊為常見的小型變壓器，右側(cè)是二極管構(gòu)成的整流橋示意圖。交流變壓與整流電路交流變壓電路變壓器的基本組成

變壓器是一種利用磁耦合原理實(shí)現(xiàn)能量或信號(hào)傳輸?shù)亩喽穗娐菲骷?，有著廣泛的應(yīng)用。常用的變壓器分為空心變壓器和鐵芯變壓器兩種。

變壓器具有變換電壓、變換電流、變換阻抗的作用。干式變壓器組成部件包括器身(鐵芯、繞組、絕緣、引線)、油式變壓器由變壓器油、油箱和冷卻裝置、調(diào)壓裝置、保護(hù)裝置(吸濕器、安全氣道、氣體繼電器、儲(chǔ)油柜及測(cè)溫裝置等)和出線套管。鐵芯鐵芯是變壓器中主要的磁路部分。通常由含硅量較高，厚度分別為0.35mm、0.3mm、0.27mm，由表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成。鐵芯分為鐵芯柱和橫片兩部分，鐵芯柱套有繞組;橫片是閉合磁路之用。鐵芯結(jié)構(gòu)的基本形式有心式和殼式兩種。繞組繞組是變壓器的電路部分，它是用雙絲包絕緣扁線或漆包圓線繞成。交流變壓與整流電路交流變壓電路變壓器的工作原理

以單相變壓器為例，單相變壓器有兩個(gè)線圈共同繞在一個(gè)閉合鐵芯上，如下圖所示，其中與電源相連的線圈稱為原邊線圈，與原邊線圈相關(guān)的各量的標(biāo)示符號(hào)均在右下角標(biāo)注以角碼1，如U1、I1等，與負(fù)載相連的線圈稱為副邊線圈，相各量的標(biāo)示符號(hào)均在右下角標(biāo)注角碼2，如U2、I2等。

當(dāng)變壓器的原繞組施以交變電壓u1時(shí)，便在原繞組中產(chǎn)生一個(gè)交變電流I1，這個(gè)電流在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通Φ，因?yàn)樵?、副繞組在同一個(gè)鐵芯上，所以當(dāng)磁通Φ穿過副繞組時(shí)，便在變壓器副邊產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2（即變壓電壓）。變壓器中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是和線圈的匝數(shù)、磁通的大小及電源的頻率成正比。交流變壓與整流電路交流變壓電路變壓器的工作原理當(dāng)原邊線圈與副邊線圈的電壓“+”位于同名端時(shí)，如下所示。其中，

稱為匝數(shù)比，或變比。當(dāng)原邊線圈與副邊線圈的電壓“+”位于異名端時(shí)，如下所示在本項(xiàng)目使用的板卡中，配備的變壓器輸出電壓為AC15V。交流變壓與整流電路整流電路整流電路原理

整流電路一般使用二極管組成的整流橋完成，根據(jù)二極管的單相導(dǎo)通性，實(shí)現(xiàn)將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)的功能。

如下所示示意圖。給輸入端輸入交流信號(hào)，如正弦信號(hào)，那么：在電源正半周時(shí)，IN+為正，IN-為負(fù)，整流二極管D1和D4導(dǎo)通，電流由IN+經(jīng)D1、R1、D4回到IN-。在電源負(fù)半周時(shí)，IN+為負(fù)，IN-為正，整流二極管D2和D3導(dǎo)通，電流由IN-經(jīng)過D3、R1、D2回到IN+。R1兩端的電壓始終是上正下負(fù)。交流變壓與整流電路整流電路整流電路原理因此，本電路的輸入波形與輸出波形如下。交流變壓與整流電路整流電路整流電路測(cè)試與驗(yàn)證

如圖為M212板卡上的整流電路原理圖。

使用MB10S集成整流橋芯片作為本例中的整流電路，其內(nèi)部示意圖如下，由四個(gè)二極管構(gòu)成整流橋堆。交流變壓與整流電路整流電路整流電路測(cè)試與驗(yàn)證整流電路的工作原理如下所示，主要利用二極管的單向?qū)ㄐ?，?dāng)輸入正弦信號(hào)在正半周時(shí)，D1、D4導(dǎo)通，電路通路為u+-D1-RL-D4-u-，此時(shí)RL上為上正下負(fù)；當(dāng)輸入正弦信號(hào)在負(fù)半周時(shí)，D2、D3導(dǎo)通，電路通路為u—D3-RL-D2-u+，此時(shí)RL上認(rèn)為上正下負(fù)。于是交變的正弦電壓經(jīng)過整流橋后，變成了如下圖所示的單相脈動(dòng)直流電壓。交流變壓與整流電路整流電路整流電路測(cè)試與驗(yàn)證降壓后的交流電源經(jīng)過整流橋，被整流成單相脈動(dòng)直流電壓，按照以下示意圖測(cè)試該電路。首先測(cè)試降壓后的交流電源，使用示波器連接TP5、TP6測(cè)試點(diǎn)，調(diào)整并觀察示波器波形，如下所示，填寫表格，并繪制波形示意圖。交流變壓與整流電路整流電路整流電路測(cè)試與驗(yàn)證正向峰值負(fù)向峰值頻率值電壓有效值

其中電壓有效值可以使用萬用表測(cè)量，將萬用表打到交流電壓檔測(cè)量。1）將功能量程開關(guān)撥到交流電壓檔60V；2）將紅表筆插入“VΩ”插孔，黑表筆插入“COM”插孔，并將兩只表筆筆尖分別接觸TP5、TP6進(jìn)行測(cè)量；3）讀取結(jié)果。交流變壓與整流電路整流電路整流電路測(cè)試與驗(yàn)證然后測(cè)量整流后的直流電源，使用示波器連接TP2測(cè)試點(diǎn)與GND，調(diào)整并觀察示波器波形，填寫表格，并繪制波形示意圖。交流變壓與整流電路結(jié)束直流穩(wěn)壓與濾波電路成都職業(yè)技術(shù)學(xué)院成都卓物科技有限公司直流穩(wěn)壓與濾波電路直流濾波電路

利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓（或通過電感中的電流）不能突變的特性，濾掉整流電路輸出電壓中的交流成分，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。電容濾波電路原理分析

電容濾波電路的示意圖如右圖所示。

并聯(lián)的電容器C在輸入電壓升高時(shí)，給電容器充電，可把部分能量存儲(chǔ)在電容器中。而當(dāng)輸入電壓降低時(shí)，電容兩端電壓以指數(shù)規(guī)律放電，就可以把存儲(chǔ)的能量釋放出來。經(jīng)過濾波電路向負(fù)載放電，負(fù)載上得到的輸出電壓就比較平滑，起到了平波作用。細(xì)分其工作過程，如下。整流輸出的脈動(dòng)直流在整流橋（或二極管整流器）之后，輸出的電壓是脈動(dòng)直流電壓。這個(gè)電壓雖然是直流，但由于正弦波的整流，包含了較大的波動(dòng)成分。單向脈動(dòng)性直流電壓示意圖，如下所示。直流穩(wěn)壓與濾波電路直流濾波電路電容濾波電路原理分析電容充電當(dāng)整流器輸出電壓上升時(shí)，電容器通過整流器進(jìn)行充電。充電過程非常快，電容器的電壓迅速上升，幾乎跟隨整流后的電壓波形。電容放電當(dāng)整流輸出電壓下降時(shí)，電容器開始通過負(fù)載放電。由于電容器儲(chǔ)存了電荷，它可以在整流電壓下降時(shí)維持負(fù)載電壓，避免電壓快速下降。電容的放電過程相對(duì)較慢，這取決于負(fù)載的大小和電容的容量。平滑輸出電壓通過充放電過程，電容器在脈動(dòng)電壓的峰值之間起到了“填充”的作用，使輸出電壓的波動(dòng)減小，從而得到一個(gè)更加平滑的直流電壓。直流穩(wěn)壓與濾波電路直流濾波電路電容濾波電路原理分析電容濾波電路的關(guān)鍵參數(shù)有以下幾個(gè)點(diǎn)。電容值（C）：濾波電容值的選擇非常重要。電容值越大，濾波效果越好，但成本和體積也會(huì)增加。一般在電源濾波中，電容值從幾十微法（μF）到幾千微法不等，具體取決于電路的電流需求和電源頻率。電容類型：常用的濾波電容包括鋁電解電容和陶瓷電容。鋁電解電容具有較大的容量，適合低頻濾波；陶瓷電容適合高頻濾波。電容濾波電路的效果如下。紋波電壓：濾波后的電壓仍然會(huì)有一些波動(dòng)，這種波動(dòng)稱為紋波電壓。紋波電壓的大小取決于電容值和負(fù)載電流。增大電容值或減少負(fù)載電流可以減少紋波電壓。負(fù)載電流：較大的負(fù)載電流會(huì)加速電容的放電過程，從而增加紋波電壓。直流穩(wěn)壓與濾波電路直流濾波電路電容濾波電路測(cè)試驗(yàn)證M212板卡上的濾波電路如下所示，可見整流電路與濾波電路連接在一起，該測(cè)試與驗(yàn)證已在整流電路中完成，參照之前的測(cè)試驗(yàn)證過程。直流穩(wěn)壓與濾波電路直流穩(wěn)壓電路直流穩(wěn)壓電路用于將不穩(wěn)定的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓，常用于電源設(shè)計(jì)中。以下是直流穩(wěn)壓電路的基本原理及其常見類型。穩(wěn)壓電路的基本原理是通過穩(wěn)壓器（如線性穩(wěn)壓器或開關(guān)穩(wěn)壓器）將濾波后的直流電壓穩(wěn)定在所需的電壓水平。穩(wěn)壓集成電路常見類型有如下兩種。線性穩(wěn)壓器優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，輸出紋波低。噪音小，響應(yīng)速度快。缺點(diǎn)：效率低（特別是在輸入電壓和輸出電壓差別較大時(shí)）。發(fā)熱量大，需要散熱片。示例：7805（5V穩(wěn)壓器）、7812（12V穩(wěn)壓器）。開關(guān)穩(wěn)壓器優(yōu)點(diǎn)：高效率（通常在80%以上）?？梢杂糜谏龎?、降壓、反向等多種電路。缺點(diǎn)：電路復(fù)雜，設(shè)計(jì)要求高。輸出紋波較高，需要額外的濾波電路。示例：LM2596（降壓穩(wěn)壓器）、MC34063（通用開關(guān)穩(wěn)壓器）。直流穩(wěn)壓與濾波電路直流穩(wěn)壓電路線性穩(wěn)壓器適用于低功率應(yīng)用和需要低噪聲的場(chǎng)合，如模擬電路和音頻設(shè)備。開關(guān)穩(wěn)壓器適用于需要高效率的應(yīng)用，如電池供電設(shè)備、計(jì)算機(jī)電源和高功率設(shè)備。線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器是兩種常見的直流穩(wěn)壓電源，它們各自有不同的工作原理和應(yīng)用場(chǎng)景。直流穩(wěn)壓與濾波電路直流穩(wěn)壓電路測(cè)試驗(yàn)證M212板卡上的直流穩(wěn)壓電路如右上圖所示，使用LM7812集成芯片進(jìn)行穩(wěn)壓，該穩(wěn)壓器為線性穩(wěn)壓器，具有較好的紋波和噪聲特性。在后級(jí)，使用了一顆LED燈作為穩(wěn)壓后的電源指示燈，使用了一個(gè)保險(xiǎn)絲后連接了兩顆電容，其中電解電容用于儲(chǔ)能，100nF電容用于解耦，另外這兩顆電容還有一定的濾波作用，能夠使得輸出電壓波形更加平滑。直流穩(wěn)壓與濾波電路直流穩(wěn)壓電路測(cè)試驗(yàn)證按照如下連線示意圖進(jìn)行連接，測(cè)試穩(wěn)壓電路的輸出，并填寫后表。連接方式：將示波器的接地端連接至板卡的J1引腳。測(cè)試端連接至板卡的TP4引腳。測(cè)試結(jié)果如下所示。可見輸出電壓為12V直流，且波形相對(duì)平滑。直流穩(wěn)壓與濾波電路直流穩(wěn)壓電路測(cè)試驗(yàn)證正向峰值負(fù)向峰值頻率值電壓有效值

繪制波形圖如下。直流穩(wěn)壓與濾波電路結(jié)束直流調(diào)壓指令記錄電路成都職業(yè)技術(shù)學(xué)院成都卓物科技有限公司直流調(diào)壓指令記錄電路根據(jù)項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)框架，需要使用按鍵完成對(duì)電源的加、減、重置與置數(shù)功能，使用按鍵加計(jì)數(shù)器的方式，記錄按鍵加、減的值，并根據(jù)計(jì)數(shù)器的特殊功能腳，引出作為重置與置數(shù)功能腳。按鍵電路設(shè)計(jì)

按鍵電路的設(shè)計(jì)需要先確定按鍵輸出的有效電平為高電平還是低電平，或者為上升沿或下降沿，并需要考慮對(duì)按鍵的消抖處理，通常對(duì)于按鍵的消抖有兩種方式，一種是硬件消抖，一種是軟件消抖，那么為什么需要消抖呢。

通常的按鍵所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開、閉合時(shí)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時(shí)也不會(huì)一下子斷開。因而在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)，為了不產(chǎn)生這種現(xiàn)象而作的措施就是按鍵消抖。抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為5ms～10ms。這是一個(gè)很重要的時(shí)間參數(shù)，在很多場(chǎng)合都要用到。按鍵穩(wěn)定閉合時(shí)間的長(zhǎng)短則是由操作人員的按鍵動(dòng)作決定的，一般為零點(diǎn)幾秒至數(shù)秒。為確保CPU對(duì)鍵的一次閉合僅作一次處理，必須去除鍵抖動(dòng)。在鍵閉合穩(wěn)定時(shí)讀取鍵的狀態(tài)，并且必須判別到鍵釋放穩(wěn)定后再作處理。直流調(diào)壓指令記錄電路按鍵電路設(shè)計(jì)

在按鍵個(gè)數(shù)較少時(shí)可用硬件方法消除鍵抖動(dòng)。如圖的RS觸發(fā)器為常用的硬件去抖。圖中兩個(gè)與非門構(gòu)成一個(gè)RS觸發(fā)器。當(dāng)按鍵未按下時(shí)，輸出為0；當(dāng)鍵按下時(shí)，輸出為1。此時(shí)即使用按鍵的機(jī)械性能，使按鍵因彈性抖動(dòng)而產(chǎn)生瞬時(shí)斷開(抖動(dòng)跳開B)，只要按鍵不返回原始狀態(tài)A，雙穩(wěn)態(tài)電路的狀態(tài)不改變，輸出保持為0，不會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)的波形。也就是說，即使B點(diǎn)的電壓波形是抖動(dòng)的，但經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)電路之后，其輸出為正規(guī)的矩形波。這一點(diǎn)通過分析RS觸發(fā)器的工作過程很容易得到驗(yàn)證。

或者利用電容的放電延時(shí)，采用并聯(lián)電容法，也可以實(shí)現(xiàn)硬件消抖。如圖所示，由于電容兩端電壓不能突變，使得按鍵兩端的電壓平緩變化，直至電容充放電到達(dá)一定電壓閾值時(shí)，后續(xù)才輸出電平變化。直流調(diào)壓指令記錄電路按鍵電路設(shè)計(jì)

在本項(xiàng)目中，按鍵的后續(xù)電路為計(jì)數(shù)器電路，為了確定按鍵的有效電平或有效跳變沿，查看計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)手冊(cè)，如下所示，可以很清楚看到，重置引腳（MR）的有效電平為高電平，置數(shù)（）引腳的有效電平為低電平，加數(shù)引腳（CPu）的有效跳變沿為上升沿，減數(shù)引腳（CPd）的有效跳變沿為上升沿。直流調(diào)壓指令記錄電路計(jì)數(shù)器原理與應(yīng)用

計(jì)數(shù)器是典型的時(shí)序邏輯電路，它是用來累計(jì)和記憶輸入脈沖的個(gè)數(shù)，計(jì)數(shù)是數(shù)字系統(tǒng)中很重要的基本操作，集成計(jì)數(shù)器是最廣泛應(yīng)用的邏輯部件之一。計(jì)數(shù)器種類較多，按構(gòu)成計(jì)數(shù)器中的多觸發(fā)、器是否使用一個(gè)時(shí)鐘脈沖源來分，有同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器:根據(jù)計(jì)數(shù)制的不同，可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器；根據(jù)計(jì)數(shù)的增減趨勢(shì)，又分為加法、減法和可逆計(jì)數(shù)器。還有可預(yù)置數(shù)和可編程序功能計(jì)數(shù)器等。74LS192同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器介紹74LS192是同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器,它具有雙時(shí)鐘輸入,并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳排列及邏輯符號(hào)如下所示。圖中，為置數(shù)端，CPu為加計(jì)數(shù)端，CPd為減計(jì)數(shù)端，為非同步進(jìn)位輸出端，為非同步借位輸出端，P0、P1、P2、P3為計(jì)數(shù)器輸入端，為清除端（重置端），Q0、Q1、Q2、Q3為數(shù)據(jù)輸出端。直流調(diào)壓指令記錄電路直流調(diào)壓指令記錄電路功能設(shè)計(jì)與電路設(shè)計(jì)電路功能設(shè)計(jì)經(jīng)過書中的分析，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)直流調(diào)壓指令記錄的電路，該電路用于記錄想要生成電壓的數(shù)值。使用十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器完成，配合按鍵電路，完成對(duì)于按鍵的加減計(jì)數(shù)。因?yàn)樾枰{(diào)節(jié)的范圍是0~9.9V，而一塊十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍是0~9，因此需要兩塊十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，將計(jì)數(shù)范圍擴(kuò)展為0~99。另外，為了快速調(diào)節(jié)到想要的數(shù)字，避免多次按鍵，于是可以配合計(jì)數(shù)器的置數(shù)功能，設(shè)計(jì)一個(gè)按鍵和撥碼開關(guān)進(jìn)行快速置數(shù)。同樣，對(duì)于數(shù)據(jù)的清除，我們可以使用計(jì)數(shù)器的重置功能，配合按鍵完成數(shù)據(jù)的清除。設(shè)計(jì)電路原理圖如下所示。如圖，按鍵電路不作過多贅述，前面已有詳細(xì)描述。使用2片74LS192十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，低位片的進(jìn)位輸出端連接到高位片的加計(jì)數(shù)輸入端，低位片的借位輸出端連接到高位片的減計(jì)數(shù)輸入端，形成0~99的可逆加減計(jì)數(shù)器。兩片計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)輸入端分別連接到兩個(gè)4位撥碼開關(guān)，默認(rèn)電平下拉到地，當(dāng)撥碼開關(guān)撥通時(shí)，該路信號(hào)為高電平，并配合置數(shù)按鍵完成置數(shù)。直流調(diào)壓指令記錄電路直流調(diào)壓指令記錄電路功能設(shè)計(jì)與電路設(shè)計(jì)電路功能測(cè)試

如下所示，M212板卡引出了計(jì)數(shù)器電路的輸出測(cè)試點(diǎn)，其中O_H_D-O_H_A為計(jì)數(shù)器電路輸出高四位，O_L_D-O_L_A為計(jì)數(shù)器電路輸出低四位。使用萬用表的直流電壓檔測(cè)量這些測(cè)試點(diǎn)的電壓即可測(cè)試計(jì)數(shù)器的輸出。

測(cè)試不同按鍵的功能并完成后面表格。

上電后，按下CLR按鍵，測(cè)量計(jì)數(shù)器輸出測(cè)試點(diǎn)，填寫表格。測(cè)試點(diǎn)O_H_DO_H_CO_H_BO_H_A

O_L_DO_L_CO_L_BO_L_A電平

撥動(dòng)撥碼開關(guān)，并按下LOAD按鍵，測(cè)量計(jì)數(shù)器輸出測(cè)試點(diǎn)，填寫表格。撥碼開關(guān)高位H_DH_CH_BH_A電平

撥碼開關(guān)低位L_DL_CL_BL_A電平

測(cè)試點(diǎn)O_H_DO_H_CO_H_BO_H_A

O_L_DO_L_CO_L_BO_L_A電平

撥碼開關(guān)高位H_DH_CH_BH_A電平

撥碼開關(guān)低位L_DL_CL_BL_A電平

測(cè)試點(diǎn)O_H_DO_H_CO_H_BO_H_A

O_L_DO_L_CO_L_BO_L_A電平

直流調(diào)壓指令記錄電路直流調(diào)壓指令記錄電路功能設(shè)計(jì)與電路設(shè)計(jì)電路功能測(cè)試在置數(shù)的基礎(chǔ)上，按下ADD按鍵，測(cè)量計(jì)數(shù)器輸出測(cè)試點(diǎn)，填寫表格。撥碼開關(guān)高位H_DH_CH_BH_A電平

撥碼開關(guān)低位L_DL_CL_BL_A電平

ADD次數(shù)

測(cè)試點(diǎn)O_H_DO_H_CO_H_BO_H_A

O_L_DO_L_CO_L_BO_L_A電平

ADD次數(shù)

測(cè)試點(diǎn)O_H_DO_H_CO_H_BO_H_A

O_L_DO_L_CO_L_BO_L_A電平

ADD次數(shù)

測(cè)試點(diǎn)O_H_DO_H_CO_H_BO_H_A

O_L_DO_L_CO_L_BO_L_A電平

在置數(shù)的基礎(chǔ)上，按下SUB按鍵，測(cè)量計(jì)數(shù)器輸出測(cè)試點(diǎn)，填寫表格。撥碼開關(guān)高位H_DH_CH_BH_A電平

撥碼開關(guān)低位L_DL_CL_BL_A電平

SUB次數(shù)

測(cè)試點(diǎn)O_H_DO_H_CO_H_BO_H_A

O_L_DO_L_CO_L_BO_L_A電平

SUB次數(shù)

測(cè)試點(diǎn)O_H_DO_H_CO_H_BO_H_A

O_L_DO_L_CO_L_BO_L_A電平

SUB次數(shù)

測(cè)試點(diǎn)O_H_DO_H_CO_H_BO_H_A

O_L_DO_L_CO_L_BO_L_A電平

直流調(diào)壓指令記錄電路直流調(diào)壓指令記錄電路功能設(shè)計(jì)與電路設(shè)計(jì)電路功能測(cè)試按下CLR按鍵，測(cè)量計(jì)數(shù)器輸出測(cè)試點(diǎn)，填寫表格。測(cè)試點(diǎn)O_H_DO_H_CO_H_BO_H_A

O_L_DO_L_CO_L_BO_L_A電平

直流調(diào)壓指令記錄電路結(jié)束電壓數(shù)字顯示電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證成都職業(yè)技術(shù)學(xué)院成都卓物科技有限公司電壓數(shù)字顯示電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證數(shù)碼管顯示原理與控制方法當(dāng)談到數(shù)碼管時(shí)，通常指的是七段數(shù)碼管，它是一種用于顯示數(shù)字的電子元件。數(shù)碼管的概念首次出現(xiàn)在20世紀(jì)50年代。最早的數(shù)碼管是七段數(shù)碼管，由七個(gè)LED（發(fā)光二極管）組成，每個(gè)LED表示一個(gè)數(shù)字的一個(gè)段。隨著技術(shù)的進(jìn)步，LED數(shù)碼管變得更小、更亮、更節(jié)能。除了基本的七段數(shù)碼管外，還發(fā)展出了更復(fù)雜的顯示技術(shù)，如多位數(shù)碼管、矩陣式數(shù)碼管等。數(shù)碼管廣泛應(yīng)用于計(jì)算器、時(shí)鐘、溫度計(jì)、電子儀器等各種設(shè)備中。七段數(shù)碼管由七個(gè)LED組成，排列成數(shù)字"8"的形狀，每個(gè)LED代表數(shù)字的一個(gè)段。數(shù)碼管的七個(gè)段分別命名為a、b、c、d、e、f、g，其中每個(gè)段表示數(shù)字的一部分。數(shù)碼管采用二進(jìn)制編碼，通過控制不同的LED來顯示不同的數(shù)字。例如，顯示數(shù)字"0"時(shí)，所有的段都是亮的；顯示數(shù)字"1"時(shí)，只有b和c段亮，以此類推。通過微控制器或集成電路來控制數(shù)碼管的顯示，這些芯片會(huì)根據(jù)輸入的數(shù)字轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的LED亮滅狀態(tài)。多位數(shù)碼管可以將多個(gè)七段數(shù)碼管組合在一起，以顯示更大范圍的數(shù)字，時(shí)間或其他信息。電壓數(shù)字顯示電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證數(shù)碼管顯示原理與控制方法數(shù)碼管內(nèi)部一般有兩種連接方式，分為共陽連接與共陰連接，如下圖所示。所謂共陰共陽的含義其實(shí)就是數(shù)碼管內(nèi)部用于發(fā)光的LED燈的連接方式為陰極連接在一起或者陽極連接在一起形成公共端。電壓數(shù)字顯示電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證數(shù)碼管顯示原理與控制方法數(shù)碼管的編碼原理通常是通過控制每個(gè)段的亮滅來表示不同的數(shù)字。常見的數(shù)碼管是七段數(shù)碼管，每個(gè)數(shù)字由七個(gè)段組成（a、b、c、d、e、f、g），每個(gè)段可以亮起或熄滅。編碼原理可以使用二進(jìn)制編碼，其中每個(gè)段表示一個(gè)特定的權(quán)值。通常我們使用的是帶小數(shù)點(diǎn)的數(shù)碼管。以下是一個(gè)常見的二進(jìn)制編碼示例：由數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)可知，數(shù)碼管分為共陰與共陽兩種，共陰表示數(shù)碼管的每段led的陰極連在一起，共陽表示每段led燈的陽極連在一起，因此對(duì)于數(shù)碼管的編碼便分為共陽編碼與共陰編碼。共陽編碼：如“1”：a=1,b=0,c=0,d=1,e=1,f=1,g=1,dp=1。即0b11111001或十六進(jìn)制0xF9。電壓數(shù)字顯示電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證數(shù)碼管顯示原理與控制方法以此類推，得到共陽數(shù)字編碼如下：數(shù)字二進(jìn)制編碼十六進(jìn)制編碼00b110000000xC010b111110010xF920b101001000xA430b101100000xB040b100110010x9950b100100100x9260b100000100x8270b111110000xF880b100000000x8090b100100000x90共陰編碼：如“1”：a=0,b=1,c=1,d=0,e=0,f=0,g=0,dp=0。即0b00000110或十六進(jìn)制0x06。以此類推，得到共陰數(shù)字編碼如下：數(shù)字二進(jìn)制編碼十六進(jìn)制編碼00b001111110x3F10b000001100x0620b010110110x5B30b010011110x4F40b011001100x6650b011011010x6D60b011111010x7D70b000001110x0780b011111110x7F90b011011110x6F電壓數(shù)字顯示電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證BCD七段譯碼器原理與應(yīng)用七段BCD譯碼器（SevenSegmentBCDDecoder）是一種電子器件，用于將二進(jìn)制編碼十進(jìn)制（BCD）輸入轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)七段顯示器的信號(hào)。七段顯示器通常用于顯示數(shù)字，如電子鐘、計(jì)算器和儀表盤等設(shè)備上常見的數(shù)碼顯示。工作原理如下。輸入部分：BCD編碼是用四位二進(jìn)制數(shù)表示十進(jìn)制數(shù)字（0到9）的編碼方式。七段BCD譯碼器接受四位BCD輸入。輸出部分：七段顯示器有七個(gè)獨(dú)立的LED段，分別標(biāo)記為a到g。BCD譯碼器根據(jù)輸入的BCD碼，將相應(yīng)的段點(diǎn)亮以顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)字。例如，輸入BCD碼“0001”對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)字“1”，譯碼器將驅(qū)動(dòng)七段顯示器的“b”和“c”段點(diǎn)亮。邏輯電路：七段BCD譯碼器內(nèi)部包含邏輯電路，將BCD輸入轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)七段顯示器所需的信號(hào)。常見的譯碼器芯片包括74LS47、CD4511等。CD4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極LED（數(shù)碼管）顯示器的BCD碼七段碼譯碼器，具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流的特點(diǎn)，可直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器。CD4511是一片CMOSBCD—鎖存/7段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，引腳排列如圖所示。其中abcd為BCD碼輸入，a為最低位。LT為燈測(cè)試端，加高電平時(shí)，顯示器正常顯示，加低電平時(shí)，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點(diǎn)亮，以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端，低電平時(shí)使所有筆段均消隱，正常顯示時(shí)，BI端應(yīng)加高電平。另外CD4511有拒絕偽碼的特點(diǎn)，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過十進(jìn)制數(shù)9(1001)時(shí)，顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制端，高電平時(shí)鎖存，低電平時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。電壓數(shù)字顯示電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證BCD七段譯碼器原理與應(yīng)用a～g是7段輸出，可驅(qū)動(dòng)共陰LED數(shù)碼管。另外，CD4511顯示數(shù)“6”時(shí)，a段消隱；顯示數(shù)“9”時(shí)，d段消隱，所以顯示6、9這兩個(gè)數(shù)時(shí)，字形不太美觀。CD4511的功能表如下所示?？梢钥吹捷斎氲木幋a為BCD碼，輸出為0~9數(shù)字。電壓數(shù)字顯示電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證BCD七段譯碼器原理與應(yīng)用下圖為共陰數(shù)碼管的外形圖與內(nèi)部原理圖，所謂共陰LED數(shù)碼管是指7段LED的陰極是連在一起的，在應(yīng)用中應(yīng)接地。另外為了保護(hù)數(shù)碼管不被燒壞，應(yīng)在數(shù)碼管的每段輸入線上串聯(lián)一個(gè)限流電阻，限流電阻的大小可以根據(jù)提供的電壓進(jìn)行計(jì)算。電壓數(shù)字顯示電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證直流可調(diào)電壓顯示電路設(shè)計(jì)

如下圖為支流可調(diào)電壓顯示電路原理圖，因?yàn)橐@示兩位數(shù)字，因此使用兩片CD4511七段BCD譯碼器驅(qū)動(dòng)兩個(gè)共陰數(shù)碼管。

另外，因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求中，需要顯示的電壓范圍為0~9.9V，但CD4511譯碼器無法輸出驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)，于是將數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)單獨(dú)引出，用滑動(dòng)開關(guān)進(jìn)行點(diǎn)亮或熄滅，同樣需要串接限流電阻。

數(shù)碼管的a~g信號(hào)輸入端均通過一個(gè)1K限流電阻連接到CD4511七段譯碼器的A~G輸出端，數(shù)碼管的公共端接地。電壓數(shù)字顯示電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證直流可調(diào)電壓顯示電路設(shè)計(jì)

因?yàn)橐@示通過直流調(diào)壓指令記錄電路輸出的數(shù)據(jù)，因此將前級(jí)電路輸出的高位和低位BCD數(shù)據(jù)分別連接到CD4511譯碼器的數(shù)據(jù)輸入端。

因?yàn)榍凹?jí)電路傳過來的數(shù)據(jù)會(huì)隨著按鍵操作發(fā)生變化，于是將CD4511譯碼器的鎖存端LE拉低，不允許鎖存，允許數(shù)據(jù)傳輸。BI為消隱功能端，當(dāng)BI為低電平時(shí)，數(shù)碼管所有段都消隱（不顯示），因此在電路正常工作時(shí)，將BI接高電平。LT為燈測(cè)試端，加高電平時(shí)，顯示器正常顯示，加低電平時(shí)，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點(diǎn)亮，以檢查顯示器是否有故障。當(dāng)電路正常工作時(shí)，將LT接高電平。電壓數(shù)字顯示電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證電路功能驗(yàn)證

在計(jì)數(shù)器電路的基礎(chǔ)上觀察數(shù)碼管譯碼顯示電路是否正確，使用置數(shù)、清零、加、減功能測(cè)試，完成下表。另外，撥動(dòng)SW1、SW2開關(guān)可設(shè)置數(shù)碼管高位和低位的小數(shù)點(diǎn)顯示。

如測(cè)試置數(shù)功能，高位設(shè)置為“0101”，低位設(shè)置為“0011”，按下LOAD按鍵，進(jìn)行置數(shù)，譯碼數(shù)碼管電路顯示“53”，與預(yù)期一致。置數(shù)撥碼開關(guān)高位H_DH_CH_BH_A電平

撥碼開關(guān)低位L_DL_CL_BL_A電平

數(shù)碼管顯示

清零撥碼開關(guān)高位H_DH_CH_BH_A電平

數(shù)碼管顯示

電壓數(shù)字顯示電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證結(jié)束編碼轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證成都職業(yè)技術(shù)學(xué)院成都卓物科技有限公司編碼轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證進(jìn)制與碼制任意進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制

以下為幾種常見的進(jìn)制的對(duì)照表。詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)于書中查看。編碼轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證進(jìn)制與碼制不同常見進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換

在常見進(jìn)制間轉(zhuǎn)換時(shí)，我們可以利用二進(jìn)制作為中間轉(zhuǎn)換過程，如八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)的互相轉(zhuǎn)換

八進(jìn)制數(shù)→二進(jìn)制數(shù)→十六進(jìn)制數(shù)

十六進(jìn)制數(shù)→二進(jìn)制數(shù)→八進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)

十進(jìn)制數(shù)→二進(jìn)制數(shù)→八進(jìn)制數(shù)

十進(jìn)制數(shù)→二進(jìn)制數(shù)→十六進(jìn)制數(shù)編碼轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證進(jìn)制與碼制十進(jìn)制代碼

用二進(jìn)制代碼來表示十進(jìn)制數(shù)的0~9十個(gè)狀態(tài)。如下表。詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)于書中查看。編碼轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證編碼轉(zhuǎn)換電路原理與電路設(shè)計(jì)

前面的電路中，我們通過按鍵電路與計(jì)數(shù)器電路完成了對(duì)按鍵的加減計(jì)數(shù)，但計(jì)數(shù)器電路輸出的為BCD十進(jìn)制編碼，不便于后續(xù)數(shù)字電路的處理，因此需要將其變換成為二進(jìn)制編碼。電路設(shè)計(jì)由書中的分析可知，需要將一個(gè)二位BCD碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換原理如下所示。編碼轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證編碼轉(zhuǎn)換電路原理與電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)編碼轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證編碼轉(zhuǎn)換電路原理與電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)

根據(jù)上述思想，可以設(shè)計(jì)電路原理示意圖如下所示。如右圖，從按鍵計(jì)數(shù)器電路輸出的信號(hào)為H3H2H1H0L3L2L1L0，使用4片74ls283全加器，將輸入的BCD編碼信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)OUT7、OUT6、OUT5、OUT4、OUT3、OUT2、OUT1、OUT0輸出。編碼轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證編碼轉(zhuǎn)換電路測(cè)試與驗(yàn)證

編碼轉(zhuǎn)換電路主要測(cè)試點(diǎn)引出如下圖所示。調(diào)節(jié)按鍵電路輸出的數(shù)值，使用萬用表測(cè)試這些點(diǎn)的電平值，觀察譯碼顯示電路的數(shù)碼管顯示內(nèi)容與測(cè)出的編碼轉(zhuǎn)換電路輸出點(diǎn)的數(shù)值是否與理論一致，完成后表。撥碼開關(guān)高位H_DH_CH_BH_A電平

撥碼開關(guān)低位L_DL_CL_BL_A電平

是否置數(shù)

是否清零

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)O_H_DO_H_CO_H_BO_H_A

O_L_DO_L_CO_L_BO_L_A電平

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

OUT3OUT2OUT1OUT0電平

撥碼開關(guān)高位H_DH_CH_BH_A電平

撥碼開關(guān)低位L_DL_CL_BL_A電平

是否置數(shù)

是否清零

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)O_H_DO_H_CO_H_BO_H_A

O_L_DO_L_CO_L_BO_L_A電平

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

OUT3OUT2OUT1OUT0電平

編碼轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證結(jié)束數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證成都職業(yè)技術(shù)學(xué)院成都卓物科技有限公司數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

由前面的DA原理可知，可以使用電阻網(wǎng)絡(luò)的方式來進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換，市面上有很多的各種各樣的DAC集成芯片，但很多都使用通信協(xié)議的形式，或使用同步時(shí)鐘的方式，單單使用電阻網(wǎng)絡(luò)的集成芯片比較少，下面介紹其中一款，DAC0832。DAC0832是采樣頻率為八位的D/A轉(zhuǎn)換芯片，集成電路內(nèi)有兩級(jí)輸入寄存器，使DAC0832芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式。D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。若需要相應(yīng)的模擬電壓信號(hào)，可通過一個(gè)高輸入阻抗的線性運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。運(yùn)放的反饋電阻可通過RFB端引用片內(nèi)固有電阻，也可外接。DAC0832邏輯輸入滿足TTL電平，可直接與TTL電路或微機(jī)電路連接。DAC0832的芯片原理圖示意圖如下所示。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)其中，引腳說明如下。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)其中，引腳說明如下。其內(nèi)部邏輯框圖如右圖所示。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)在本例中，使用的電路原理圖如下所示。在上圖中，使用Vref=12V作為參考電源，并在輸出端連接了一個(gè)運(yùn)算放大器作為電流-電壓轉(zhuǎn)換，由前面的分析可知，輸出電壓為負(fù)值，為了使得輸出電壓為正電壓，于是在后級(jí)增加了一個(gè)反相比例放大電路，根據(jù)反相比例放大電路的知識(shí)，可知該電路的放大比例為-1，因此可將原負(fù)電壓轉(zhuǎn)換為正電壓。

另外，為了保證0.1V的步進(jìn)值，我們?cè)诜答侂娐飞显黾恿艘粋€(gè)定值電阻和一個(gè)可變電阻，那么前面推導(dǎo)的公式可寫為數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)為了保證0.1V的步進(jìn)值，計(jì)算RW的理論值為計(jì)算的RW理論值為2K，因此選擇5K的可變電阻。實(shí)際調(diào)節(jié)：輸入數(shù)字00000000，調(diào)整RW，使用萬用表檢測(cè)輸出，使得輸出電壓Vo=0±1mV，輸入數(shù)字10011001，調(diào)整RW，使用萬用表檢測(cè)輸出，使得輸出電壓達(dá)到滿量程9.9V。于是，輸出電壓的理論計(jì)算公式為可見步進(jìn)值為0.1V，且與輸入的二進(jìn)制數(shù)成正比，符合設(shè)計(jì)要求。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證數(shù)模轉(zhuǎn)換電路測(cè)試與驗(yàn)證

由于在DAC0832芯片的應(yīng)用電路中，使用運(yùn)放進(jìn)行電流-電壓的轉(zhuǎn)換，而查看數(shù)據(jù)手冊(cè)可知，運(yùn)算放大器的輸出電壓受內(nèi)部電路的限制，其電平低于電源電壓導(dǎo)軌。如下右圖所示。

于是理論上DAC轉(zhuǎn)換出來的電壓與輸入的數(shù)字量不會(huì)呈現(xiàn)完美的線性。

測(cè)試電路原理圖如下所示。調(diào)節(jié)計(jì)數(shù)器電路輸出的數(shù)字量，使用萬用表測(cè)試DA轉(zhuǎn)換后的電壓值DA_OUT。完成后表。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證數(shù)模轉(zhuǎn)換電路測(cè)試與驗(yàn)證

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

OUT3OUT2OUT1OUT0電平

D/A模擬電壓

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

OUT3OUT2OUT1OUT0電平

D/A模擬電壓

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

OUT3OUT2OUT1OUT0電平

D/A模擬電壓

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

OUT3OUT2OUT1OUT0電平

D/A模擬電壓

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

OUT3OUT2OUT1OUT0電平

D/A模擬電壓

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

OUT3OUT2OUT1OUT0電平

D/A模擬電壓

數(shù)碼管顯示值

測(cè)試點(diǎn)OUT7OUT6OUT5OUT4

OUT3OUT2OUT1OUT0電平

D/A模擬電壓

數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證數(shù)模轉(zhuǎn)換電路測(cè)試與驗(yàn)證根據(jù)測(cè)試的數(shù)據(jù)，繪制數(shù)模轉(zhuǎn)換的關(guān)系曲線。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證結(jié)束輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證成都職業(yè)技術(shù)學(xué)院成都卓物科技有限公司輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證達(dá)林頓管原理與應(yīng)用

復(fù)合管（CompositeTransistor），也稱為達(dá)林頓管（DarlingtonTransistor），是一種由兩個(gè)雙極型晶體管（BJT）串聯(lián)組合而成的復(fù)合晶體管結(jié)構(gòu)。它的主要特點(diǎn)是具有很高的電流增益（CurrentGain）。。

在使用時(shí)既可以使用成品的達(dá)林頓管，也可以由兩只獨(dú)立的三極管組成。這種組合方式有四種可能，包括NPN管和NPN管、PNP管和PNP管、NPN管和PNP管、PNP管和NPN管。

一般大功率三極管的基極需要較大的電流來驅(qū)動(dòng)，不能直接將小信號(hào)進(jìn)行放大（小信號(hào)提供不了足夠的基極驅(qū)動(dòng)電流），而達(dá)林頓管內(nèi)部由兩個(gè)三極管組合而成，前級(jí)三極管將小電流放大后再驅(qū)動(dòng)后級(jí)的三極管，這樣小電流也可以驅(qū)動(dòng)大功率的達(dá)林頓管，由原理也可以看出，功率部分主要是由后級(jí)的三極管來承擔(dān)的。達(dá)林頓管的主要復(fù)合方式有四種，如下圖所示。PNP-PNPNPN-NPNPNP-NPNNPN-PNP輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證達(dá)林頓管原理與應(yīng)用

以NPN達(dá)林頓管為例，介紹其工作原理。NPN達(dá)林頓管結(jié)構(gòu)如下：

第一個(gè)晶體管（Q1）的發(fā)射極連接到第二個(gè)晶體管（Q2）的基極。Q1的集電極和Q2的集電極連接在一起，作為復(fù)合管的集電極。Q1的基極作為復(fù)合管的基極。Q2的發(fā)射極作為復(fù)合管的發(fā)射極。

在達(dá)林頓管中，電流首先通過Q1，然后進(jìn)入Q2。因?yàn)镼1和Q2都是NPN型晶體管，所以它們的電流增益（??）會(huì)乘積，從而實(shí)現(xiàn)高電流增益，如右下圖輸出級(jí)電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證射級(jí)跟隨器原理與應(yīng)用

電壓跟隨器是一種具有100%電壓負(fù)反饋的放大器電路，其特點(diǎn)是輸出電壓的幅度和極性都與輸入電壓相同，所以叫跟隨器。典型線路如圖所示。運(yùn)放跟隨器有輸入阻抗高，而輸出阻抗低的特性，一般來說，輸入阻抗可以達(dá)到幾