9.1 数模转换电路（教案）《电子技术基础与技能》上好课（苏教版·凤凰职教）

《电子技术基础与技能》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 9.1 数模(D/A)转换电路 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 二、设计意图 学情分析 职高电子专业学生已掌握基本电路知识，能识别常用元器件，具备简单电路装接与实操能力，动手意愿强，偏好直观、实践性学习。但对D/A转换原理、电阻网络、分辨率等抽象概念理解薄弱，难以建立数字信号与模拟信号的对应关系，对公式推导、技术指标含义易混淆。学生对智能开关、波形发生器等生活与实训应用兴趣浓厚，可通过实物演示、电路实操激发学习主动性。教学需简化理论推导，用生活化案例、分步实操降低理解难度，强化理论与应用的关联，提升学习效果。 背景分析 数模（D/A）转换是电子技术中数字与模拟信号交互的核心环节，是数字电路、单片机应用、信号处理等内容的重要前置知识。在智能制造、智能控制、检测仪表、波形发生等领域，D/A转换作为数字系统与模拟设备的关键接口，广泛用于智能开关、数控电源、信号发生器等设备，是电子信息类岗位必须掌握的核心技术。掌握D/A转换原理、典型电路结构、技术指标及集成DAC应用，是职高电子专业学生从事电路装调、设备维修、系统设计等工作的必备能力。本节课以声光控智能开关评分实践为引入，讲解D/A转换基本原理、倒T型电阻网络、主要指标及集成DAC1210应用，衔接数字电路基础，为后续模数转换、综合电子系统实训搭建桥梁，贴合职业岗位需求，强化理论与实操结合，提升学生专业应用能力与就业竞争力。 学习目标 设定 情感目标 知识目标 能力（技能）目标 1. 激发数字与模拟信号转换应用的学习探究兴趣 2. 树立规范严谨的电子电路分析与实操意识 1. 理解D/A转换概念，掌握基本组成与工作原理 2. 识记DAC技术指标，了解集成DAC1210引脚功能 1. 能分析倒T型电阻网络DAC的电压输出关系 2. 具备简单DAC电路识图与基础应用分析能力 学习任务 描述 1. 理解D/A转换原理，会分析倒T型电阻网络工作过程 2. 掌握DAC指标计算，能初步应用DAC1210进行电路分析 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 1. 理解D/A转换概念与倒T型电阻网络工作原理 2. 掌握DAC分辨率计算及主要技术指标含义 教学难点 1. 理解数字量与模拟量输出的对应关系及公式 2. 掌握集成DAC1210工作原理与应用电路分析 教学难点突破方法 1. 用评分实验类比转换过程，直观理解数模对应关系 2. 结合公式拆解与电路图示，简化DAC原理与计算 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《电子技术基础与技能》，主编：李传珊 陈正版；江苏凤凰教育出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入（2分钟） [引入主题]（2分钟） 同学们，8位“小评委”给智能开关打分，每人10分！评星=1、不评=0，这不就是一串数字吗？可数字怎么变成大家看得见的总分？就像手机里的数字音乐，为啥能变成耳朵听到的歌声？秘密就在今天的数模转换！我们就用这场趣味评分实验，一起揭开数字变模拟的神奇魔法。 以声光控智能开关评分实验为切入点，用8位评委评星类比二进制数字信号，结合生活中数字音乐转声音的案例，生动引出数模转换概念，逐步引导学生思考数字与模拟信号的转换关系，激发探究兴趣。 认真倾听教师创设的趣味情境，结合此前组装的声光控智能开关实验经历，主动联想数字信号与模拟量的对应关系，积极回应教师提问，初步建立数模转换的直观认知。 借助实验情境与生活化案例降低抽象知识理解难度，贴合职高学生认知特点，快速吸引注意力，自然引出本节课主题，为后续D/A转换原理学习做好铺垫。 探索 新知（20分钟） 一、D/A 转换电路的基本知识 （一）D/A 转换基本概念及原理 1.基本定义 数模（D/A）转换是将数字信号转换成与之成比例的模拟信号的过程，实现电路称为D/A 转换器（DAC）。 2.基本结构 由数字寄存器、模拟开关、解码网络、求和放大器、基准电压源五部分组成。 3.工作过程 N 位数字量→寄存器→驱动模拟开关→解码网络获得权值→求和放大器加权相加→输出对应模拟量。 4.常见类型 倒 T 型电阻网络 DAC、权电阻网络 DAC、权电流型、权电容型、开关树型 DAC。 （二）R-2R 倒 T 型电阻网络 D/A 转换器 1.电路结构 采用 8 位 R-2R 结构，含 8 个电子开关 S₀\S₇，对应输入 D₀\D₇。 2.开关工作规则 Dᵢ=0 接运放同相端；Dᵢ=1 接反相端，利用虚短特性，支路电流恒定。 3.电流规律 总电流 I=U_REF/R，各支路电流按 1/2、1/4、1/8……1/256 依次递减。 4.输出公式 8 位：U₀= -U_REF/2⁸×(2⁷D₇+…+2⁰D₀) n 位推广：U₀= -U_REF/2ⁿ×(2ⁿ⁻¹Dₙ₋₁+…+2⁰D₀) 输出模拟电压与输入数字量成正比。 （三）D/A 转换主要技术指标 1.分辨率 表征对微小输入变化的敏感程度，公式：分辨率 = 1/(2ⁿ−1)，位数 n 越高分辨率越高。 2.转换精度 实际输出与理想值的偏差，由基准电压、运放漂移、开关压降、电阻误差引起。 3.线性误差 实际线性度与理想值的偏差，源于开关压降不等、电阻值偏差。 4.转换速度 用建立时间衡量，输入突变到输出稳定的时间，时间越小速度越快。 （四）实践应用 DAC 可用于波形发生器，按波形规律改变输入数码，输出对应模拟波形；配合单片机可产生正弦波、三角波、锯齿波等。 结合评分实验直观讲解D/A转换定义与结构，分步拆解工作过程；借助电路图讲解倒T型电阻网络工作规则、电流规律与输出公式，引导推导n位通用式；逐项讲解分辨率等四项技术指标并演示计算；结合波形发生器说明实际应用，强调原理与生活场景的联系。 跟随教师思路理解数模转换核心概念，记忆DAC组成与类型；观察电路图示，理解开关状态与电流分配规律，跟随推导输出电压公式；记忆技术指标定义与公式，完成简单分辨率计算；结合实例理解应用场景，建立理论与实践的关联。 由浅入深推进知识讲解，降低抽象原理理解难度；强化公式推导与参数计算，夯实知识基础；结合实操应用提升学习兴趣，落实职高电子专业“理实一体”教学要求。 学 习 新 知（20分钟） 二、集成数模转换器 （一）集成 DAC 概述 1.应用场景 用于微机接口、数控电压 / 电流源、波形产生电路。 2.分类 按位数：8 位、10 位、12 位、16 位； 按输出：电流型、电压型； 按功能：带锁存器、不带锁存器。 （二）典型芯片 DAC1210 1.基本参数 12 位 D/A 转换器，电流输出，24 引脚，电流建立时间 1μs，单电源 +5\+15V，基准电压 -10\+10V。 2.核心引脚功能 CS：片选，低电平有效 WR₁、WR₂：写信号，低电平有效 BYTE₁/BYTE₂：字节控制，高电平使能 12 位，低电平仅使能低 4 位 XFER：传送控制，低电平有效 D_I₀~D_I₁₁：12 位数据输入 I_OUT1、I_OUT2：电流输出端 R_Fb：内部反馈电阻 U_REF：基准电压 VCC：数字电源，AGND/DGND：模拟地 / 数字地 3.内部结构与工作原理 内部含8 位输入寄存器、4 位输入寄存器、12 位 DAC 寄存器。 先写入高 8 位，再写入低 4 位； XFER 与 WR₂ 有效时，数据送入 DAC 寄存器开始转换。 4.典型应用 单极性电压输出电路：外接运算放大器，将电流输出转为电压输出。 输出公式：U₀=U_REF×D/4096。 讲解集成DAC应用场景与分类方式，结合实物与引脚图介绍DAC1210基本参数；逐一讲解核心引脚功能，结合内部框图说明三级寄存器工作流程与数据写入步骤；演示单极性电压输出电路接法，推导输出电压计算公式，强调实操应用要点。 识记集成DAC分类与应用领域，对照图表识别DAC1210引脚；理解芯片工作原理与数据写入顺序，掌握电路连接方法；跟随教师完成公式计算，明确芯片在实际电路中的使用方式。 从理论过渡到真实器件，强化职业岗位实用性；通过图解与分步讲解降低理解难度，突出职高技能培养目标，提升电路识图与应用能力。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 本节课我们系统学习了数模转换两大核心知识，明确D/A转换是将数字信号转为成比例模拟信号的过程，掌握了DAC基本组成与倒T型电阻网络工作原理，认识了分辨率、转换精度等关键技术指标及计算方法，理解了数字量与模拟电压的对应关系与输出公式推导，了解了R-2R网络、权电流型等典型DAC结构与波形发生器应用场景，熟悉了集成DAC1210的引脚功能、内部双缓冲结构与数据写入流程，掌握了单极性电压输出电路接法与计算方式。通过理论讲解、公式推导与芯片应用分析，建立起原理、电路、指标、器件的关联认知，为后续模数转换、单片机综合应用及电路调试学习夯实基础，也提升了电子电路分析与集成器件应用的职业技能。 布置下节课任务（1分钟） 布置下节课任务（1分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（1分钟） 1. 简述D/A转换的基本概念与核心工作原理。 2. 写出D/A转换器四项主要技术指标的名称。 3. 说明DAC1210的基本特点与典型应用方式。 板书 设计 一、D/A 转换电路的基本知识 （一）基本概念与原理 1.D/A 转换：数字信号 → 成比例模拟信号 2.组成：寄存器、模拟开关、解码网络、求和放大器、基准源 3.过程：数字量 → 选通开关 → 加权求和 → 输出模拟量 （二）R-2R 倒 T 型电阻网络 DAC 1.结构：8 位 R-2R、电子开关 S₀~S₇ 2.规则：D=1 接反相端；D=0 接同相端 3.电流：总电流 I=U_REF/R，按 1/2、1/4… 递减 4.输出：U₀= -U_REF/2ⁿ・数字量 （三）主要技术指标 1.分辨率：1/(2ⁿ−1)，位数越高越精准 2.转换精度：实际值与理想值偏差 3.线性误差：线性度偏离 4.转换速度：建立时间 （四）应用 波形发生器（正弦波、三角波、锯齿波） 二、集成数模转换器 （一）集成 DAC 概述 1.应用：微机接口、数控电源、波形产生 2.分类：位数 / 输出类型 / 有无锁存器 （二）典型芯片：DAC1210 1.参数：12 位、电流输出、24 引脚、建立时间 1μs 2.核心引脚 · 、、：控制信号 · BYTE₁/：字节控制 · ：数据传送 · I_OUT1、I_OUT2：电流输出 3.结构：8 位 + 4 位输入寄存器、12 位 DAC 寄存器 4.工作：先写高 8 位，再写低 4 位 （三）典型应用 单极性电压输出：U₀=U_REF・D/4096 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本节课以智能开关评分实验导入，将抽象数模转换转化为直观情境，有效激发学生学习兴趣。教学中紧扣D/A转换原理、倒T型电阻网络、技术指标及DAC1210应用展开，注重理论与实操结合，符合职高学生认知特点。但部分学生对输出公式推导、数字量与模拟量对应关系理解仍有困难，后续应简化推导过程，增加图示与实物演示。集成DAC部分讲解偏理论，可增设芯片引脚识别、电路连线等实操环节，强化技能训练。整体需进一步优化时间分配，突出重点、突破难点，提升课堂实效性。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $