再添一门必修，A/D和D/A转换器实验探究

一、实验目的

了解大规模集成D/A（数/模）和A/D（模/数）转换器的工作原理，通过实验熟悉它们的工作特性、使用方法及简单应用。

二、实验原理

数/模转换（D/A转换器，简称DAC）是将数字信号转换成模拟信号的电路，它实质上是一种译码器。模/数转换（A/D转换器，简称ADC）是将模拟信号转换成数字信号的电路，它实质上是一种编码器。本实验采用大规模集成电路DAC0832实现D/A转换，采用ADC0809实现A/D转换。

1. D/A转换器DAC0832

DAC0832是采用CMOS工艺制成的单片电流输出型8位数/模转换器。器件的核心部分采用倒T形电阻网络的8位D/A转换器，如图2.11.1所示。它是由倒T形R-2R电阻网络、模拟开关、运算放大器和参考电压UREF4部分组成。运算的输出电压为：

图2.11.1 倒T形电阻网络D/A转换电路

由上式可见，输出电压 ou与输入的数字量成正比，这就实现了从数字量到模拟量的转换。

一个8位的D/A转换器有8个输入端和一个模拟输出端。每个输入端输入8位二进制数的一位，共有28=256个不同的二进制组态，输出为256个电压之一，即输出电压不是整个电压范围内任意值，而只能是256个可能值。

如图2.11.2是DAC0832的逻辑框图和引脚排列图。

D0～ D7：数字信号输入端。

ILE：输入寄存器允许，高电平有效。

CS：片选信号，低电平有效。

WR1：写信号1，低电平有效。

XFER：传送控制信号，低电平有效。

WR2：写信号2，低电平有效。

图2.11.2 DAC0832单片D/A转换器逻辑框图和引脚排列

IOUT1，IOUT2：DAC电流输出端。

Rf B：反馈电阻，是集成在片内的外接运放的反馈电阻。

URFF：基准电压（-10～+10）V。

UCC：电源电压（+5～+15）V。

AGND：模拟地。

NGND：数字地可与模拟地接在一起使用。

DAC0832输出的是电流，要转换成电压，还必须经过一个外接的运算放大器。实验电路如图2.11.3所示。

图2.11.3 D/A转换实验电路

2. A/D转换器ADC0809

ADC0809是采用CMOS工艺制成的单片8位8通道逐次渐近型模/数转换器，其引脚排列如图2.11.4所示。

IN0～IN7∶8路模拟信号输入端。

A2，A1，A0∶地址输入端。

ALE：地址锁存允许输入信号。在此脚施加正脉冲，上升沿有效，此时锁存地址码，从而选通相应的模拟信号通道，以便进行A/D转换。

图2.11.4 ADC0809引脚排列

START：启动信号输入端。应在此脚施加正脉冲，当上升沿到达时，内部逐次逼近寄存器复位，在下降沿到达后，开始A/D转换过程。(www.xing528.com)

EOC：转换结束输出信号（转换结束标志），高电平有效。

OE：输入允许信号，高电平有效。

CLOCK（CP）：时钟信号输入端，外接时钟频率一般为640 kHz。

UCC：+5 V单电源供电。

UREF+，UREF-∶基准电压的正极、负极。一般UREF+接+5 V电源，UREF-接地。

D7 ～D0∶数字信号输出端。

（1）模拟量输入通道选择

8路模拟开关由A2，A1，A0三地址输入端选通8路模拟信号中的任何一路进行A/D转换。地址译码与模拟输入通道的选通关系如表2.11.1所示。

（2）A/D转换过程

在启动端（START）加启动脉冲（正脉冲），A/D转换即开始。如将启动端（START）与转换结束端（EOC）直接相连，转换将是连续的，在用这种转换方式时，开始应在外部加启动脉冲。

表2.11.1 ADC0809功能表

三、实验设备及器件

+5 V，±15 V直流电源；双踪示波器；连续脉冲源；逻辑电平开关；0-1指示器；直流数字电压表；DAC0832，ADC0809，CC4024，µA741，电位器、电阻、电容若干。

四、实验内容

① 由CC4024与R-2R倒T形网络实现D/A变换，R=50 kΩ，线路如图2.11.5所示。CP接单次脉冲源，Uo接直流数字电压表。

图2.11.5 由CC4024与R-2R组成的D/A转换电路

接通电源，利用 0R， 0C使CC4024清零。每送一个单脉冲，测量一次Uo，并作记录。

② 按图2.11.3接线，D0～D7接至逻辑开关的输出插口，输出端 ou接直流数字电压表。

·D0～D7全置零，调节运放的电位器使µLA741输出为零。

·按表2.11.2输入数字信号，用数字电压表测量运放的输出电压uo，并将测量结果填入表中。

表2.11.2 D/A转换测试值

·按图2.11.6接线，变换结果D0～D7接LED指示器输入插口；CP时钟脉冲由脉冲信号源提供，为便于观测，f =30～50 Hz；A0～A2地址端0电平接地，1电平通过1 kΩ电阻接+5 V电源。按表2.11.3的要求观察、记录8路模拟信号IN0～IN7的转换结果，并将结果换算成十进制数表示的正电压值，同时与数字电压表实测的各路输入电压值进行比较，分析误差原因。

图2.11.6 ADC0809实验线路

表2.11.3 A/D转换测试值

五、预习要求

① 预习A/D，D/A转换器的工作原理。

② 熟悉ADC0809，DAC0832各引脚功能及使用方法。

③ 绘制完整的实验线路。

六、实验报告要求

整理实验数据，分析实验结果。