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1、YCF正版可修改PPT（中职)电子技术基础与技能9项目九ppt电子课件第二部分项目九电子技术基础与技能02第二部分 数字电子电路项 目 九 数/模 和 模/数 转 换07060809组合逻辑电路的分析与设计脉冲波形的产生与交换 时序逻辑电路 数/模和模/数转换CONTENTS（1）数/模转换器和模/数转换器的基本原理。（2）常用数/模和模/数转换集成芯片的使用。（3）数/模和模/数转换电路的测试。（4）数/模和模/数转换电路的主要技术指标。【学习内容】（1）了解数/模转换电路的结构，熟悉其工作原理、引脚功能。（2）熟悉集成数/模转换电路的测试及使用方法。（3）了解数/模转换电路的主要技术指标。
2、（4）了解模/数转换电路的结构，熟悉其工作原理、引脚功能。（5）熟悉集成模/数转换电路的测试及使用方法。（6）了解模/数转换电路的主要技术指标。【学习目标】学习指导重点:集成数/模和模/数转换电路的引脚功能、测试及使用方法。难点：数/模和模/数转换电路的结构、工作原理。8任务一集成数/模转换电路的测试任务一9任务描述 在自动控制系统中，数/模转换电路的作用是将数字信号转换为不同数值的直流电压或电流，从而控制转速、温度、流量和压力等不同物理量。本任务以集成数/模转换器DAC0832 为例，介绍D/A 转换器的电路结构、工作原理与测试。任务分析 D/A 转换器用于将输入的二进制数字量转换为与该数字
3、量成比例的电压或电流。D/A 转换的原理有多种，但功能相同。下面以倒T 形电阻网络D/A 转换器为例介绍其工作原理。u定义1.D/A 转换器的工作原理u4 位倒T 形电阻网络D/A 转换器一、D/A 转换器u倒T 形电阻网络的等效电路1.D/A 转换器的工作原理一、D/A 转换器2.D/A 转换器的主要参数u分辨率 分辨率是指D/A 转换器能够分辨的最小输出电压与最大输出电压之比。对于n 位D/A 转换器，其分辨率可表示为一、D/A 转换器u精度 D/A 转换器的精度是指实际输出电压与理论输出电压之间的偏离程度。u转换时间 D/A 转换器的转换时间是指在输入数字信号开始转换，到输出电压（或电流
4、）达到稳定时所需要的时间。2.D/A 转换器的主要参数一、D/A 转换器二、集成数/模转换器 DAC0832u内部结构和引脚排列1.引脚功能说明（1）D7D0：转换数据输入。（2）CS：片选信号（输入），低电平有效。（3）ILE：数据锁存允许信号（输入），高电平有效。（4）WR1：输入数据写选通信号，输入低电平有效。当CS 与WR1 同时有效时，将输入数据存入输入寄存器。（5）WR2：DAC 寄存器写选通信号，输入低电平有效。当WR2 与XFER 同时有效时，将输入寄存器的数据存入DAC 寄存器。（6）XFER：数据传送控制信号（输入），低电平有效。（7）IOUT1：电流输出1，与数字量的大小
5、成正比。二、集成数/模转换器 DAC08322.DAC 的工作方式（1）双缓冲方式。数据经过双重缓冲后再送入D/A 转换电路，执行两次写操作才能完成一次D/A转换，适用于要求同时输出多个模拟量的场合。（2）单缓冲方式。此时两个数据寄存器之一处于直通状态，输入数据只经过一级缓冲送入D/A转换电路。这种方式只需要执行一次写操作，即可完成D/A 转换，适用于只输出一个模拟量的场合。（3）直通方式。WR1、WR2 都接地，两个数据寄存器处于直通状态，输入数据直接送入D/A 转换电路。这种方式适用于不采用计算机控制的数字系统。二、集成数/模转换器 DAC0832任务实施u画出DAC0832 的数/模转换
6、电路测试电路图 DAC0832 将输入的数字量转换为模拟电流输出，运算放大器LM358 将模拟电流转换为模拟电压的形式输出。任务实施u根据DAC0832 测试电路图准备相应元器件 DAC0832 将输入的数字量转换为模拟电流输出，运算放大器LM358 将模拟电流转换为模拟电压的形式输出。（1）工具：电子钳、电烙铁、镊子等常用电子组装工具一套。（2）仪器仪表：直流稳压电源（+5 V、-5 V）、数字电压表。（3）元件：DAC0832、LM358 各一个。（4）实验板：一块。任务实施u识别集成电路 DAC0832 的外形任务实施u识别集成电路 LM358 的外形任务实施u识别集成电路l LM358
7、 的外形LM358 的引脚排列任务实施u安装制作步骤（1）根据电路图设计并画出元器件安装位置布线图，各元器件的位置安排要整齐合理。（2）按元器件安装位置布线图将所有元器件焊接在实验板上。集成电路应安装相应插座，插座标记口的方向应与实际的集成块标记口方向一致。将集成电路插入插座时，应避免插反及引脚未完全插入插座等现象。20 脚的插座占1010 个焊盘，8 脚的插座占44 个焊盘。所有焊点均采用直角焊，焊后剪去多余引脚。任务实施u电路测试（1）安装电路完毕后，对照测试电路图和安装位置布线图进行检查。仔细检查电路中各元器件是否安装正确，焊点应无虚焊、假焊、漏焊、搭焊及空隙、毛刺等。（2）用数字电压表
8、检测电源是否有短路问题，发现短路应先检查，排除短路点。（3）排查无误后，按集成电路标记口的方向插上集成电路。安装时，应轻轻将每个引脚插入其对应插孔内。切忌硬插，以免将引脚折断。插好后方能通电测试。任务实施u电路测试（4）操作要点。输出电压的大小应该按照D/A 转换规律输出，当D7D0 全部为1 时，输出最大模拟电压为4.98 V。如果有较大的差别，应检查电路是否接错。（5）操作步骤。D7D0 为数字输入端，Uo 为模拟信号输出端。将D7D0 全部接地，然后将D7D0 逐个接入高电平（其余7 位均为低电平），用数字电压表直流电压挡测量D/A 转换器的输出电压26任务二集成模/数转换电路的测试任务
9、二任务描述 自然界存在的物理量大多是模拟量，如温度、湿度、压力、流量、速度、时间等。数字系统不能直接处理模拟量，所以要把模拟量先转换为数字量，然后送入数字系统中处理。本任务以集成模/数（A/D）转换器ADC0809 为例介绍A/D 转换器的电路结构、工作原理与测试方法。任务分析 A/D 转换器的功能是把连续变化的模拟量转变为数字量，通常要经过采样、保持、量化、编码四个步骤来完成。u定义一、A/D 转换器 在A/D 转换器中，因为输入的模拟信号在时间上是连续量，而输出的数字信号是离散量，所以进行转换时必须在一系列选定的瞬间对输入的模拟信号取样，然后把这些取样值转换为输出的数字量。一般的A/D 转
10、换过程是通过采样、保持、量化、编码四个步骤完成的，即首先对输入的模拟电压信号采样，采样结束后进入保持时间。在这段时间内将采样的电压量转换为数字量，并按一定的编码形式给出转换结果，然后开始下一次采样u工作原理uA/D 转换的过程框图一、A/D 转换器1.A/D 转换器的工作原理u常用的A/D 转换器有并联比较型、逐次逼近型和双积分型。（1）并联比较型A/D 转换器。优点是转换速度快；缺点是使用的比较器和触发器很多。（2）逐次逼近型A/D 转换器。优点是分辨率较高，误差较低，转换速度较快，是应用非常广泛的一种A/D 转换器。（3）双积分型A/D 转换器。优点是性能比较稳定，转换精度高，具有很强的抗
11、干扰能力；缺点是工作速度较低，在测试仪表中使用较多。一、A/D 转换器1.A/D 转换器的工作原理u分辨率 分辨率是指A/D 转换器输出数字量的最低位变化一个数码时，对应输入模拟量的变化量。通常以A/D 转换器输出数字量的位数表示分辨率的高低，因为位数越多，量化单位就越小，对输入信号的分辨能力也就越高。从理论上讲，n 位二进制数字输出的A/D 转换器，应能区分输入模拟电压的2n 个不同等级大小，能区分输入电压的最小值为满量程输入的1/2n，所以分辨率=FSR/2n式中，FSR 是输入模拟电压满量程值。2.A/D 转换器的主要参数一、A/D 转换器2.A/D 转换器的主要参数u转换误差 转换误差
12、表示A/D 转换器实际输出的数字量与理论上的输出数字量之间的差别。一、A/D 转换器u转换速度 A/D 转换器从接收到转换控制信号开始，到输出端得到稳定的数字量为止所需要的时间，即完成一次A/D 转换所需的时间称为转换速度。2.A/D 转换器的主要参数一、A/D 转换器二、A/D 转换器 ADC0809u逻辑结构 ADC0809 是一种逐次逼近型CMOS 型A/D 转换器芯片，其分辨率为8 位，单电源5 V 供电，部集成了可以锁存控制的8 路模拟转换开关，输出采用三态输出缓冲寄存器，电平与TTL 电平兼容。u引脚排列图二、A/D 转换器 ADC08091.引脚功能说明（1）IN0IN7：8 路
13、模拟信号输入端（模拟电压范围为05V）。（2）D0D7：8 位数字量输出端。（3）ST：启动信号端，该信号的上升沿到来时内部寄存器清零，下降沿到来时开始A/D 转换。（4）ALE：地址锁存信号，该信号的上升沿使地址码A、B、C 锁存到地址寄存器中。（5）A、B、C：模拟通道选择器地址输入端。（6）EOC：转换结束信号，转换结束时EOC 为高电平。二、A/D 转换器 ADC0809（7）OE：输出允许控制端，高电平有效。（8）CLK：时钟信号，时钟的频率决定A/D 转换器的转换速度，频率范围为101 280 kHz。（9）VREF+、VREF-：A/D 转换器的参考电压值，通常VREF+接VCC
14、，VREF-接GND。（10）GND：地端。（11）VCC：电源端（5V）。1.引脚功能说明二、A/D 转换器 ADC08092.输入模拟量选择u各模拟通道对应地址码二、A/D 转换器 ADC0809任务实施u 画出ADC0809 的模/数转换电路测试电路图任务实施u根据ADC0809 测试电路图准备相应元器件（1）工具：电子钳、电烙铁、镊子等常用电子组装工具一套。（2）仪器、仪表：直流稳压电源15 V、数字电压表、方波信号源。（3）元器件：ADC0809、电位器RP（10 k）各一个。（4）实验板：一块。任务实施u识别集成电路外形图任务实施uADC0809 的内部逻辑结构任务实施uADC08
15、09 的引脚结构D7D0：8 位数字量输出。IN0IN7：8 位模拟量输入。VCC：+5 V 工作电压。GND：地。VREF（+）：参考电压正端。VREF（-）：参考电压负端。ST：A/D 转换启动信号输入端。ALE：地址锁存允许信号输入端。EOC：转换结束信号输出端，开始转换时为低电平，转换结束时为高电平。OE：输出允许控制端，用以打开三态输出锁存器。CLK：时钟信号输入端（一般为500 kHz）。A、B、C：地址输入线。任务实施u安装制作步骤（1）根据电路图设计并画出元器件安装位置布线图，各元器件的位置安排要力求整齐合理。（2）按元器件安装位置布线图将所有元器件焊接在实验板上。集成电路应安
16、装相应插座，插座标记口的方向应与实际的集成块标记口方向一致。将集成电路插入插座时，应避免插反及引脚未完全插入插座等现象。20 脚的插座占1010 个焊盘。所有焊点均采用直角焊，焊后剪去多余引脚。电路测试1）安装电路完毕后，对照测试电路图和元器件安装位置布线图进行检查，仔细检查电路中各元件是否安装正确，焊点应无虚焊、假焊、漏焊、搭焊及空隙、毛刺等。（2）用数字电压表检测电源是否有短路问题，发现短路，应先检查，再排除短路点。（3）排查无误后，按集成电路标记口的方向插上集成电路。安装时，应轻轻将每个引脚插入其对应插孔内。切忌硬插，以免将引脚折断。插好后方能通电测试。（4）调节RP，输入不同的模拟电压
17、值。47任务三 数/模电压转换电路的制作任务三48任务描述 利用已学知识，并通过查阅书籍、上网搜索相关知识，选择合适的电子元器件，制作D/A 电压转换电路；熟练完成元器件的检测、PCB 图的绘制、电路的焊接、电路故障的排查等工作。任务分析 本任务电路（图9-15）的功能是将输入的脉冲数量转变为电压的大小输出，电路主要由输入脉冲、十进制脉冲计数器、加减计数控制、权电阻开关控制、加法运算电路组成。u定义任务分析 通过按钮将电压脉冲输入给十进制加/减计数器74LS168。在加/减计数过程中，当加数达到10 或减数达到0 时，其进位端QCC 产生进位脉冲，利用这个脉冲触发JK 触发器，使JK 触发器的
18、输出端Q 翻转，Q 端与计数器的加/减计数控制端M 连接，从而完成加/减计数的循环控制。计数器记录的二-十进制数输出控制相应的电子开关，接通相应的权电阻，送入运算放大器进行相加，相加后从运算放大器输出与脉冲数相应的模拟量电压。u工作过程任务实施u选择电路的元器件任务实施u 印制电路板的设计（1）本电路采用单面印制电路板（PCB），根据元器件实际布局，确定电路板尺寸为50 mm 70 mm。（2）熟悉所用元器件的封装结构，根据集成电路间的线路连接确定集成电路的方向和位置。（3）围绕核心元器件布局，元器件排列应均匀、整齐、紧凑。（4）管脚间的铜膜走线宽度为0.61.2 mm，焊盘直径为1.8 mm
19、。任务实施u 印制电路板的设计（5）本电路元器件不多，但集成电路比较集中，需要认真安排集成电路间的连线。电流较小，可适当减小线宽，或采用过孔线。（6）合理设计电路中各连线的顺序，寻找最合理的走向，尽量避免交叉。（7）各印制导线拐角应避免直角，采用圆弧或45拐角。任务实施u脉冲与模拟电压转换电路PCB 设计图任务实施u电路装接（1）检测本电路所用分立元件的参数和规格，进行整形和镀锡处理，确认引脚孔位。（2）检查集成电路的型号，确认引脚排列和序号。（3）认真检测使用的元器件和集成电路，保证质量和精度，以免影响转换质量。（4）按钮装接及接线要牢固，焊接可靠。任务实施u电路装接（5）各焊点形状应一致，
20、不得过小或大于焊盘，避免粘连，保证焊点的光亮和整洁。（6）对分立元件，焊接完成后应对多余引脚进行修剪，一般高出焊11.5 mm。（7）选用功率合适的电烙铁，避免对一个焊点焊接时间过长，造成元器件和电路板损坏。（8）集成块应先安装管座，电路经检查无故障后再插入集成电路。任务实施u电路装接脉冲与模拟电压转换电路安装板任务实施u电路的调试与检测检测准备 通电前，应根据原理图对安装的电路进行一次细致的检查，检查各元件接线是否正确，焊点是否牢固，有无虚焊、假焊和焊点间的粘连现象，对集成电路引脚序号进行确认。经检查电路无误后方可通电。任务实施u电路的调试与检测按钮检测 用万用表直流电压10 V 挡测量R6
21、 两端的电压，按下和松开按钮，电压通断应准确，高电压为4 V，低电压为0 V。如果电压不稳定或出现断续，应检修或更换按钮。任务实施u电路的调试与检测同步加/减计数器的调试 计数器加/减状态的转换是通过JK 触发器控制的。接通电源后，用万用表测量JK 触发器的Q端，高电位时为加计数状态，低电位时为减计数状态。每输入一个脉冲，对74LS168 的QD、QC、QB、QA 状态进行检测，加计数状态为00001001，减计数状态为10010000。任务实施u电路的调试与检测电子开关的检测 电子开关的检测主要是确认4 个开关的工作状态是否正常，当1C、2C、3C、4C 分别为高电位和低电位时，测试1O、2O、3O、4O 的两个接线端能否闭合和分断。任务实施u电路的调试与检测加法运算电路的检测 从电路的输入端开始，依次输入脉冲，对应加法或减法过程，测量运算放大器输出的模拟电压量，并做相应记录。必要时可调整权电阻网络的相应电阻，以保证输出电压准确。欢迎大家讨论并提问