南京邮电大学电工电子（数电）实验报告——数字电路与模拟电路的综合应用

数字电路与模拟电路的综合应用

（1）实验目的

1、了解D/A转换器的基本工作原理和基本结构
2、了解大规模集成D/A转换器的功能及其典型应用方法
3、掌握综合性电路的调测方法

（2）实验原理或设计过程

实验内容∶设计一个可编程波形发生器技术指标∶
① 输出信号波形受K2和K1控制
开关K2K1=01时，输出信号波形为正斜率锯齿波。开关K2K1=10时，输出信号波形为负斜率锯齿波。
开关K2K1=11时，输出信号波形为正负斜率锯齿波组成的三角波。
② 输出信号频率
输出锯齿波时/=1KHZ;输出三角波时/，=0.5KHZ。
③ 输出正负斜率锯齿波上升或下降的台阶数等于16个。
④ 输出幅度V在0V~2V间可调。

设计条件∶
① 电源电压为±5V。
②系统时钟信号可以自行设计，也可以采用实验箱所提供的信号源。
波形控制电路∶
K2K1=01时，转换器输入的二进制数为加法计数;
K2K1=10时，转换器输入的二进制数为减法计数;
K2K1=11时，转换器先输入加法计数结果，然后输入减法计数结果。

（１）原理图实现数字电路部分：

逻辑电路卡诺图：

（3）RTL代码设计（加分项）

• RTL代码

module DAC
#(	parameter M=4)
(K,clk,rst_n,cnt,co);
	input [1:0]K;
	input clk;
	input rst_n;
	output reg[M-1:0]cnt;
	output reg co;

	always @(posedge clk,negedge rst_n)
	if(!rst_n)
	begin
		cnt<=0;
		co<=1'b0;
	end
	else begin
		case(K)
			2'b01:
				begin
					if(cnt==4'b1111)
						cnt<=5'b0000;
					else
						cnt<=cnt+1'b1;
				end
			2'b10:
				begin
					cnt<=4'b1111;
					if(cnt==4'b0000)
						cnt<=4'b1111;
					else
						cnt<=cnt-1'b1;
				end
			2'b11:
				begin
					if(co==0)
					begin
						if(cnt==4'b1111)
						begin	
							cnt<=cnt;
							co<=1;
						end
						else 
							cnt<=cnt+1'b1;
					end
					
					if(co==1)
					begin
						if(cnt==4'b0000)
						begin	
							cnt<=cnt;
							co<=0;
						end
						else 
							cnt<=cnt-1'b1;
					end
				end 
		endcase 
	end
endmodule

• 仿真测试模块代码

`timescale 1ns / 1ps
module DAC_tb;
	reg [1:0] K;
	reg clk;
	reg rst_n;
	wire [3:0] cnt;
	wire co;
	DAC uut (
		.K(K), 
		.clk(clk), 
		.rst_n(rst_n), 
		.cnt(cnt), 
		.co(co)
	);
	initial begin
		K = 0;
		clk = 0;
		rst_n = 0;
		#100;
		rst_n=1;
		K=2'b01;
		#400;
		K=2'b10;
		#400;
		K=2'b11;
		#400;
	end
      always #7 clk=~clk;
      
endmodule

（4）实验电路图

（5）实验数据分析和实验结果

当K１K２＝０１时，计数器递增。

当K１K２＝１０时，计数器递减。

当K１K２＝１１时，计数器先增后减。

可编程波形发生器的波形图：

（6）附录：示波器图像

当K１K２＝０１时，计数器递增。

当K１K２＝１０时，计数器递减。

当K１K２＝１１时，计数器先增后减。