D／A轉換在System View環(huán)境下的仿真及硬件實現

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

關鍵詞 D/A轉換;權電流;串并轉換;低通濾波

通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數字通信系統(tǒng)。模擬通信直觀且容易實現，但保密性差，尤其是微波通信和有線明線通信，易被竊聽。只要收到模擬信號，就容易得到通信內容，抗干擾能力弱，電信號在沿線路的傳輸過程中會受到外界和通信系統(tǒng)內部的各種噪聲干擾，噪聲和信號混合后難以分開，從而使通信質量下降。線路越長，噪聲積累也就越多。但數字通信系統(tǒng)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。數字信號在傳輸過程中會混入雜音，可以利用電子電路構成的門限電壓來衡量輸入的信號電壓，只有達到某一電壓幅度，電路才會有輸出值，并自動生成一個整齊的脈沖。較小的雜音電壓到達時，由于它低于閾值而被過濾掉，不會引起電路動作。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產生誤碼。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，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路;數字化通信還可構建綜合數字通信網。采用時分交換后，傳輸和交換統(tǒng)一，可以形成一個綜合數字通信網。

D/A轉換器(DAC)是將二進制碼或BCD碼表示的數字量通過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制碼或BCD碼成正比，這種轉換器的核心是一個電阻網絡。

1 基于System View的DAC電路仿真

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

目前常用的D/A轉換器有權電阻網絡D/A轉換器、倒T型電阻網絡D/A轉換器、權電流型D/A轉換器、權電容型D/A轉換器以及開關樹型D/A轉換器等類型。

2 有源RC低通濾波器

在電路中RC網絡起著濾波的作用，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，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為反饋，其中的電路稱為反饋網絡，反饋網絡分為正、負反饋。

3 方案的選擇

(1)關于濾波器類型的選擇。當要求帶通濾波器的通帶較寬時，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，則取級數n應滿足n≥m/6(或n≥m/20)。

(3)元器件的選擇。一般設計濾波器時都要給定截止頻率F(ωc)帶內增益Av，以及品質因數Q(二階低通或高通一般為0.707)。設計時經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，因此有許多個元件均可滿足給定的要求，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，取C=0.01μF，由式(2)計算對應的參數K=5，可得Av=5時，取C=C1=0.01μF;K=5時，R1=5.63 kΩ，R2=11.8 kΩ，R3=R4=33.75 kΩ。

4 仿真實驗與分析

仿真實驗如圖2～圖5所示。

由于階濾波器電路相對簡單，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合下選用，無限增益多環(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，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。多級濾波器串接時傳輸函數總特性的階數等于各級階數之和。