基于OrCAD/PSpice的AD/DA转换电路解决方案

　　1.引言

　　随着数字技术，特别是计算机技术的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测领域中，信号的处理无处不在。自然界中的物理量，例如压力、温度、位移、等都是模拟量。

　　要对这些物理量进行控制和检测，往往需要一种能在模拟信号与数字信号之间起转换作用的电路--模数转换器和数模转换器。A/D D/A转换器在电子线路中的应用十分广泛，它沟通了整个电子领域中的模拟域和数字域。但在A/DD/A转换器的实验教学过程中，由于受传统实验设备的限制，很难对其实际工作过程进行有效的分析与验证。OrCAD/PSpice提供了一个虚拟实验平台，它克服了传统电子元器件、仪器设备的限制，包含非常丰富的电子元器件库，并且提供功能强大的多种仿真分析功能，本文利用其瞬态分析功能，在A/D和D/A转换电路的仿真与分析中，很好地捕捉和展现出各种时域暂态的数字信号和相应模拟电压波形，能帮助学生熟悉和快速掌握先进的电路实验方法和技能。

　　2.A/D D/A转换电路基本原理

　　（1）AD转换电路基本原理

　　A/D转换器是用来将模拟信号转换成一组相应的二进制数字量输出。图1为8位逐次比较型A/D转换器框图。它由控制逻辑电路、数据寄存器、移位寄存器、D/A转换器及电压比较器组成。

　　电路启动后，第一个CP将移位寄存器置为10000000，该数字经数据寄存器送入D/A转换器。输入模拟电压Vi首先与10000000所对应的电压Vref/2相比较，如果Vi>=Vref/2，则比较器输出为1，否则输出为0，此结果存于数据寄存器的D7位；第二个CP使移位寄存器为01000000.如果最高位已存1，则此时D/A转换器的输出电压Vo‘=3Vref/4，Vi再与 3Vref/4相比较，如果Vi>=3Vref/4，则次高位D6存1，否则存0;如果最高位为0，则Vo’=3Vref/4，Vi与Vo‘

　　比较，如果Vi>=3Vref/4，则数据寄存器的D6存1，否则存0……依此类推，逐次比较得到输出数字量为止，这就是8位逐次比较型A/D转换器的基本工作原理。

　　输出数字量与输入模拟量之间的一般关系式为：

　　（2）DA转换电路基本原理

　　将数字信号转换为模拟信号的过程称为D/A转换。实现D/A软的的器件称为D/A转换器，简称DAC，其框图如图2所示。

　　

　　图2中，输入数字量NB为n位二进制代码Dn-1Dn-2…D1D0，Vo为输出模拟量。输出量与输入量之间的一般关系式为：

　　

　　实现D/A转换的过程是将输入二进制数中为1的每1位代码按其权的大小，转换成模拟量，然后将这些模拟量相加，相加的结果就是与数字量成正比的模拟量。这就是组成D/A转换器的指导思想。