基于EWB的D／A數模轉換器的仿真設計方案

DAC作為溝通模擬量和數字量的橋梁，在各種檢測、控制和信號處理等技術(shù)領(lǐng)域得到日益廣泛的應用。本文采用Electronics Workbench（EWB）構造了DAC的仿真模型，并給出了仿真結果。

1  仿真原理

DAC主要由模擬電子開(kāi)關(guān)、電阻解碼網(wǎng)絡(luò )、求和運算放大器和基準電壓源（或恒流源）組成，如圖1所示。位權網(wǎng)絡(luò )目前用得較多的是T形電阻網(wǎng)絡(luò )，一個(gè)D／A轉換器要使輸出的模擬電壓與輸入的數字量成正比。圖中，D是n位二進(jìn)制數，2個(gè)相鄰數所對應的輸出電壓之差稱(chēng)為最小可分辨電壓Δ。即Δ是

D／A轉換原則是將輸入數字0的每一位代碼按其權值的大小轉換成所對應的電壓（等于最小可分辨電壓Δ乘以權值），然后進(jìn)行疊加，得到與D對應的輸出電壓VO：

2  仿真分析

首先建立D／A轉換器的仿真模型，根據D／A轉換器的組成結構以及EWB的特點(diǎn)，采用模塊化設計方法。

（1）用理想開(kāi)關(guān)元件建立的單個(gè)模擬開(kāi)關(guān)仿真，如圖2所示。數字位模擬開(kāi)關(guān)每一位數碼對應一個(gè)電子開(kāi)關(guān)，若ai＝1，則對應的開(kāi)關(guān)Si接基準電壓源VREF；若ai＝0，則Si接地。

（2）采用74LS162作為加法計數產(chǎn)生器，用來(lái)產(chǎn)生D／A轉換所需的信號。 

（3）求和電路由具有負反饋的運算放大器構成的。UF411具有高精度低功耗的特點(diǎn)。

利用二進(jìn)制計數器74LS162構成累加計數器，由真值表可知：他產(chǎn)生0000～1111循環(huán)計數，分別接入4個(gè)模擬電子開(kāi)關(guān)，并按圖3所示連接組成DAC的仿真模型。

將時(shí)鐘信號提供給74LS162開(kāi)始計數，模擬開(kāi)關(guān)根據74LS162輸出的0或1信號決定此路電阻是否接入，由于采用的是累加計數，因此求和放大器的輸出波形，如圖4所示。

為了研究數字位數與性能指標的關(guān)系，選擇了4位、8位D／A轉換器進(jìn)行仿真，取基準電壓VREF為4 V，其最小可分辨電壓Δ分別為0．8 V和0．016 V，與理論計算結果相當一致。同時(shí)可以看出，D／A轉換器的位數越多，分辨率越高，且與基準電壓有關(guān)。

3  結語(yǔ)

本文從D／A轉換器的仿真原理出發(fā)，給出了T形電阻網(wǎng)絡(luò )D／A轉換器仿真模型的構造方法，這種仿真模型的優(yōu)點(diǎn)是非常接近實(shí)際電路的工作過(guò)程，采用EWB對D／A轉換器做了進(jìn)一步的仿真模擬。

從仿真結果可以看出，EWB軟件能較好地對D／A的性能進(jìn)行系統仿真，與理論計算進(jìn)行對照，得出比較一致的結果，此仿真方法給出了清晰直觀(guān)的D／A轉換器的內部結構和工作過(guò)程，加深對基本概念的理解。對于數字邏輯電路的教學(xué)具有重要的意義，同時(shí)可望在系統優(yōu)化設計中得到廣泛應用。

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