《数字电子技术基础》技能实训17.doc

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1．了解A/D转换器的工作原理2．掌握A/D转换器逻辑功能的仿真测试方法二． 实训器材实训器材计算机仿真软件Multisim 10其他数量1台1套三、 实训原理及操作（一）实训原理1．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2．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3．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Δ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Δ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所对应的输入电压为；8位ADC为显然10位ADC的分辨率比8位ADC高4．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5．输出数字量与模拟量之间的关系为 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 Source→POWER_SOURCES→GROUND，选取电路中的接地信号源V1的选取：Place Source→SIGNAL_VOLTAGE_SO…→CLOCK_VOLTAGE滑动变阻器R1的选取：Place Basic→POTENTIOMETER→1KΩ8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 Indicator→PROBE→PROBE_RED 图6-27 8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中调出的8位ADC上标注的含义为:Vref+和Vref-的电压差是A/D转换器的满度电压，Vin是通过电位器R1来调节的模拟电压；SOC是时钟脉冲，OE是转换使能连接好电路后，将OE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 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，Cin代表输入电压对应的转换后的数码 ，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1．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 和上面的运算结果是一致的2．A／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1．不会使用仿真软件扣10分 2．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1．连接方法不正确，每处扣5分2．不能正确进行仿真，扣5分3．结果不准确，每次扣5分4．不会重新调整测量参数，扣10分5．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1．不熟悉A/D转换器管脚功能，每处扣5分2．未掌握A/D转换器的连接方法，扣5分安全文明操作10分①安全用电，无人为损坏仪器、元件和设备；②保持环境整洁，秩序井然，操作习惯良好；③小组成员协作和谐，态度正确；④不迟到、早退、旷课1．违反操作规程．每次扣5分②工作场地不整洁．扣5分总 分。