任务3 DA和AD转换器的制作与调试

数字电路实训指导（含实训工单）职业教育电子信息类专业产教融合新形态教材任务三

D/A和A/D转换器的制作与调试数字电子技术综合实验学习目标与工作任务学习目标了解D/A和A/D转换器的基本工作原理和基本结构。掌握大规模集成D/A和A/D转换器（DAC0832、ADC0809）的逻辑功能。掌握D/A和A/D转换器电路的组装、焊接与调试能力。工作任务安装、焊接与调试D/A转换器（DAC0832）和A/D转换器（ADC0809）电路。应用SmartEDA（或Multisim）仿真软件搭建电路并进行验证。应用嘉立创EDA软件绘制印制电路板图。通过理论学习与实践操作相结合，全面提升硬件开发与设计能力。基础知识：数模转换(D/AConversion)核心思想将数字量的每一位按其权重转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，得到与数字量成正比的总模拟量。常用类型权电阻网络：结构简单，精度低。R-2R梯形网络：精度高，应用广泛。倒T型R-2R网络：速度快，性能优越。主要性能指标分辨率：最小输出电压变化量。转换精度：输出与理论值的误差。转换速度：完成一次转换的时间。线性度：实际曲线与理想直线的偏差。核心芯片一：8位D/A转换器DAC0832内部结构双缓冲结构（输入寄存器+DAC寄存器），核心为倒T型R-2R电阻网络，实现高精度转换。工作模式直通模式：输入直接驱动输出，实时响应。单缓冲模式：一个寄存器受控，简化控制。双缓冲模式：分时锁存，支持多路同步输出。关键引脚D0-D7/IOUT1-2：数字输入与电流输出。VREF/Rfb：基准电压与反馈电阻。图5-3-1单片D/A转换器DAC0832引脚排列及逻辑框图D/A转换器测试电路(DAC0832)测试方法调节逻辑开关，输入不同8位二进制数。测量输出电压Uo并与理论值比较。电路连接要点工作模式设置(直通模式)ILE接高电平，CS、WR1、WR2、均接地，实现输入与输出的实时响应。数字量输入(D0-D7)连接逻辑电平开关，用于输入8位二进制数字量。模拟量输出(运放转换)IOUT1经μA741运放转换为电压信号Uo输出。电源与基准电压VCC与VREF接+5V，运放接±15V，AGND与DGND共地。图5-3-2D/A转换器基础知识：模数转换(A/DConversion)转换过程采样(Sampling)在离散时间点测量模拟信号的瞬时值。保持(Holding)将采样值保持一段时间以便量化。量化(Quantization)将模拟值转换为最接近的离散数字量。编码(Coding)将量化后的数字转换为二进制代码输出。常用类型并行比较型速度最快，结构复杂，成本高。逐次逼近型速度快，精度高，应用最广泛。双积分型速度慢，精度高，抗干扰能力强。分辨率转换精度转换速度量程基础知识：模数转换(A/DConversion)表5-3-1单片D/A转换器DAC0832的引脚功能说明图5-3-3单片D/A转换器DAC0832测试电路核心芯片二：8位A/D转换器ADC0809内部结构8路模拟开关：可选通8路模拟输入信号。逐次逼近寄存器(SAR)：核心部件，逐位确定数字量。8位D/A转换器：将SAR中的数字量转换为模拟电压。三态输出锁存器：锁存转换结果，便于数字设备读取。关键引脚IN0-IN7/A2-A0：8路模拟输入与通道选择地址。START/EOC：转换启动信号与转换结束信号。OE/D0-D7：输出允许信号与8位数字量输出。图5-3-48位A/D转换器ADC0809的引脚排列及逻辑框图逐次逼近型ADC，通过“猜数字”方式快速完成模数转换。A/D转换器测试电路(ADC0809)测试方法调节电位器改变输入模拟电压。施加启动脉冲，观察转换结束信号(EOC)。读取数字输出并验证转换结果。电路连接要点模拟量输入(IN0)电位器提供0~5V可变电压至IN0通道。通道选择(A2-A0)A2-A0接地选择IN0，ALE接高电平锁存。转换控制(START/EOC/OE)START启动，EOC指示完成，OE使能输出。时钟与输出(CLOCK/D0-D7)外部时钟640kHz，8位数字量并行输出。电源与基准(VCC/VREF)VCC与VREF(+)均为+5V，VREF(-)接地。图5-3-58位A/D转换器ADC0809测试电路技能训练：实验内容与器材实验内容搭建并调试D/A转换器（DAC0832）测试电路。搭建并调试A/D转换器（ADC0809）测试电路。应用仿真软件搭建电路并进行验证。应用嘉立创EDA绘制印制电路板图。核心器材集成电路:DAC0832×1,ADC0809×1,μA741×1半导体器件:晶体二极管1N4148×2无源器件:电位器(22kΩ)×1,电阻(1kΩ)×10,导线若干工具设备:实验板、万用表、稳压电源、信号源等实验步骤一：调试D/A转换器(DAC0832)电路搭建插装芯片，连接电源、地线及控制信号，设置为直通模式。电路调零输入全0，调节运放调零电位器，使输出电压Uo为0V。功能测试测试全0、全1及其他输入，测量输出并与理论值比较。故障排除检查电源、接线及芯片，解决输出异常问题。核心测试环节使用万用表精确测量不同输入下的模拟输出电压。图5-3-2D/A转换器实验步骤二：调试A/D转换器(ADC0809)电路搭建正确插装芯片，连接电源、地线及参考电压。配置通道选择信号(ALE)与转换控制信号(START,OE)。接入时钟信号，并将数据输出连接到逻辑电平显示器。通过电位器为IN0提供可变模拟输入电压。功能测试调节电位器设置输入电压Vin，并记录。施加START脉冲启动转换，等待EOC信号变高。读取并记录数字输出。常见故障排除EOC始终为低：检查START信号或芯片。结果异常：检查输入、通道、时钟或电源。图5-3-58位A/D转换器ADC0809测试电路系统联调与功能验证图5-3-7安装好的印制电路板的反面图5-3-6安装好的印制电路板的正面问题探究与总结问题探究D/A转换中，VREF从+5V变为+10V，输出电压范围有何变化？A/D转换中，输入电压超过VREF范围，转换结