D／A轉換在System View環(huán)境下的仿真及硬件實(shí)現

摘要 針對模擬信號在傳輸介質(zhì)中優(yōu)于數字信號，而設計數模轉換模塊。首先用System View對DAC模塊進(jìn)了仿真。然后設計的D/A轉換的硬件電路。通過(guò)設計了一個(gè)前置的串并轉換電路，不僅可以實(shí)現8位并行數字信號的D/A轉換，還可實(shí)現8位串口輸入數字信號的D/A轉換。在輸出端，接入一個(gè)有源二階低通濾波電路，使模擬輸出更為平滑。達到了在實(shí)際范圍內較低波形衰減的目的。

關(guān)鍵詞 D/A轉換;權電流;串并轉換;低通濾波

通信系統分為模擬通信系統和數字通信系統。模擬通信直觀(guān)且容易實(shí)現，但保密性差，尤其是微波通信和有線(xiàn)明線(xiàn)通信，易被竊聽(tīng)。只要收到模擬信號，就容易得到通信內容，抗干擾能力弱，電信號在沿線(xiàn)路的傳輸過(guò)程中會(huì )受到外界和通信系統內部的各種噪聲干擾，噪聲和信號混合后難以分開(kāi)，從而使通信質(zhì)量下降。線(xiàn)路越長(cháng)，噪聲積累也就越多。但數字通信系統彌補了模擬通信的缺陷，加強了通信的保密性，提高了抗干擾能力。數字信號在傳輸過(guò)程中會(huì )混入雜音，可以利用電子電路構成的門(mén)限電壓來(lái)衡量輸入的信號電壓，只有達到某一電壓幅度，電路才會(huì )有輸出值，并自動(dòng)生成一個(gè)整齊的脈沖。較小的雜音電壓到達時(shí)，由于它低于閾值而被過(guò)濾掉，不會(huì )引起電路動(dòng)作。因此再生信號與原信號完全相同，除非干擾信號大于原信號才會(huì )產(chǎn)生誤碼。為防止誤碼，在電路中設置了檢驗錯誤和糾正錯誤的方法，即在出現誤碼時(shí)，可以利用后向信號使對方重發(fā)。因而數字傳輸適用于遠距離傳輸，也能適用于性能較差的線(xiàn)路;數字化通信還可構建綜合數字通信網(wǎng)。采用時(shí)分交換后，傳輸和交換統一，可以形成一個(gè)綜合數字通信網(wǎng)。

D/A轉換器(DAC)是將二進(jìn)制碼或BCD碼表示的數字量通過(guò)D/A轉換器轉換為模擬量，轉換器輸出的模擬量與輸入二進(jìn)制碼或BCD碼成正比，這種轉換器的核心是一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò )。

1 基于System View的DAC電路仿真

System View基本屬于一個(gè)系統級工具平臺，可進(jìn)行包括數字信號處理(DSP)系統、模擬與數字通信系統、信號處理系統和控制系統的仿真分析，并配置了大量圖符塊(Toke n)庫，用戶(hù)容易構造出所需的仿真系統，只要調出有關(guān)圖符塊并設置好參數，完成圖符塊間的連線(xiàn)后運行仿真操作，最終以時(shí)域波形、眼圖、功率譜、星座圖和各類(lèi)曲線(xiàn)形式給出系統的仿真分析結果。

目前常用的D/A轉換器有權電阻網(wǎng)絡(luò )D/A轉換器、倒T型電阻網(wǎng)絡(luò )D/A轉換器、權電流型D/A轉換器、權電容型D/A轉換器以及開(kāi)關(guān)樹(shù)型D/A轉換器等類(lèi)型。

2 有源RC低通濾波器

在電路中RC網(wǎng)絡(luò )起著(zhù)濾波的作用，濾掉不需要的信號，這樣在對波形的選取上起著(zhù)重要作用，通常主要由電阻和電容組成。電路中運用了同相輸入運放，其閉環(huán)增益

同相放大器具有輸入阻抗高，輸出阻抗低的特點(diǎn)，廣泛用于前置放大級。將輸出信號的一部分或全部引入輸入端稱(chēng)為反饋，其中的電路稱(chēng)為反饋網(wǎng)絡(luò )，反饋網(wǎng)絡(luò )分為正、負反饋。

3 方案的選擇

(1)關(guān)于濾波器類(lèi)型的選擇。當要求帶通濾波器的通帶較寬時(shí)，可用低通濾波器和高通濾波器合成。

(2)級數選擇。多級濾波器串接時(shí)傳輸函數總特性的階數等于各級階數之和。當要求的帶外衰減特性為-mdB每倍頻程(或mdB每10倍頻程)時(shí)，則取級數n應滿(mǎn)足n≥m/6(或n≥m/20)。

(3)元器件的選擇。一般設計濾波器時(shí)都要給定截止頻率F(ωc)帶內增益Av，以及品質(zhì)因數Q(二階低通或高通一般為0.707)。設計時(shí)經(jīng)常出現待確定其值的元件數目多于限制元件取值的參數之數目，因此有許多個(gè)元件均可滿(mǎn)足給定的要求，這就需要設計者自行選定某些元件值。

因為通帶增益Av=2;截止頻率Fh=2 000 Hz;Ui=100 mV。所以可得Fc=2 000 Hz時(shí)，取C=0.01μF，由式(2)計算對應的參數K=5，可得Av=5時(shí)，取C=C1=0.01μF;K=5時(shí)，R1=5.63 kΩ，R2=11.8 kΩ，R3=R4=33.75 kΩ。

4 仿真實(shí)驗與分析

仿真實(shí)驗如圖2～圖5所示。

由于階濾波器電路相對簡(jiǎn)單，但帶外傳輸系數衰減慢，一般在對帶外衰減性要求不高的場(chǎng)合下選用，無(wú)限增益多環(huán)反饋型濾波器的特性對參數變化比較敏感。當要求帶通濾波器的通帶較寬時(shí)，可用低通濾波器和高通濾波器合成，優(yōu)于單純用帶通濾波器。濾波器的級數主要根據對帶外衰減特殊性的要求來(lái)確定。每一階低通或高通電路可獲得-6 dB每倍頻程的衰減，每二階低通或高通電路可獲得-12 dB每倍頻程的衰減。多級濾波器串接時(shí)傳輸函數總特性的階數等于各級階數之和。