尹其暢 第8章_習題解答.doc

8 習題參考答案8.1 在圖8.2所示的四位權(quán)電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器中，若UREF=5V，試計算輸入數(shù)字量D3D2D1D0=0101時的輸出電壓值。解： 8.2 在圖8.9所示的倒T型電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器中，若UREF=-10V，試計算輸入數(shù)字量D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0=0100111000時的輸出電壓值。解： 8.3 在圖8.9所示的倒T型電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器中，當Rf=R時：（1）試求輸出電壓的取值范圍；（2）若要求電路輸入數(shù)字量D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0=1000000000時的輸出電壓UO=5V，試問UREF應取何值？（3）電路的分辨率為多少？ 解： （1） 當 當 （2） ，當 ， 時， （3） 分辨率 8.4 圖8.20所示電路是一權(quán)電阻和T型網(wǎng)絡相結(jié)合的D/A轉(zhuǎn)換器。（1） 試證明：當r=8R時，該電路為八位的二進制碼D/A轉(zhuǎn)換器。（2） 試證明：當r=4.8R時，該電路為二位BCD碼D/A轉(zhuǎn)換器。圖8.20 題8.4電路圖證明：分別考慮各個Di作用，利用疊加原理進行分析。對r的左邊進行戴維南等效變換，有：同理有：當r=8R時：由表達式可見，是8位二進制碼DAC。當r=4.8R時：由表達式可見，是2位BCD碼DAC。8.5 試計算八位單極性D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入量分別為7FH、81H、F3H時的模擬輸出電壓值，其滿刻度電壓值為+10V。解： 因為： ， ， 所以：，代入各組數(shù)值計算結(jié)果如下表：8.6 試計算八位雙極性偏移二進制碼D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入量分別為01H、28H、7AH、81H和F7H時的輸出電壓值，參考電壓為+10V。解： ，代入各組數(shù)值計算結(jié)果如下表：8.7 圖8.21是用集成D/A轉(zhuǎn)換器AD7520組成的雙極性輸出D/A轉(zhuǎn)換器。AD7520電路圖見圖8.9，其倒T型電阻網(wǎng)絡中的電阻R=10k，為了得到5V的最大輸出模擬電壓，試問：（1）UREF、UB、RB各應取何值？（2）為實現(xiàn)2的補碼，雙極性輸出電路應如何連接，電路中UREF、UB、RB和片內(nèi)的R應滿足什么關(guān)系。圖8.21 題8.7電路圖解：（1）由圖可見 當時，當時，當時，所以： 當時，V取，則。（2）查表8.2可見，欲實現(xiàn)2的補碼，D9應取反，在D9輸入端加反相器。其余參數(shù)與（1）保持相同。8.8 試分別求出8位D/A轉(zhuǎn)換器和10位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率各為多少？解：8位：分辨率為；10位：分辨率為8.9 試說明影響D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度的主要原因有哪些。解：影響DAC轉(zhuǎn)換精度的主要因素有：UREF的波動、運放的零點漂移、模擬開關(guān)的導通電阻和導通壓降、解碼網(wǎng)絡電阻值的偏差等。8.10 圖8.9是集成D/A轉(zhuǎn)換器AD7520和集成運算放大器5G28組成的十位倒T型電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器，外接參考電壓UREF=-10V，為保證UREF偏離標準誤差所引起的誤差小于LSB，試計算UREF的相對穩(wěn)定度應取多少？解： 當時，最大，且當時， ，所以，8.11 若A/D轉(zhuǎn)換器（包括采樣-保持電路）輸入模擬信號的最高變化頻率為10kHz，試說明采樣頻率的下限是多少？完成一次A/D轉(zhuǎn)換所用時間的上限應為多少？解：依據(jù)采樣定理有，采樣頻率的下限即；完成一次A/D轉(zhuǎn)換所用時間的上限即最大轉(zhuǎn)換時間為：。8.12 在圖8.13所示并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器中，UREF=7V，試問電路的最小量化單位等于多少？當uI=2.4V時輸出數(shù)字量D2D1D0=？此時的量化誤差為多少？解： 最小量化單位當uI=2.4V時，有，此時C6C7=11，其余比較器輸出為0，編碼電路輸出數(shù)字量D2D1D0=010。此時的量化誤差=0.65。8.13 一計數(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器如圖8.22所示。試分析其工作原理。圖8.22 題8.13電路圖解：此電路屬于計數(shù)型ADC電路。特點是增加了LSB/2偏移電壓，可減小量化誤差。工作原理分析：啟動轉(zhuǎn)換時，計數(shù)器（D觸發(fā)器）清零，令C=0，輸出與門被封鎖。異步3位二進制加法計數(shù)器在CP脈沖的作用下，由000開始遞增計數(shù)，同時，計數(shù)器的輸出送到DAC進行DA轉(zhuǎn)換，DAC的輸出與偏移電壓疊加后同輸入電壓進行比較，只要uC=1就繼續(xù)計數(shù)，當DAC的輸出等于大于輸入電壓時，uC=0，與門被封鎖，停止計數(shù)。DAC的結(jié)果保存在計數(shù)器中，當C=1時，模數(shù)轉(zhuǎn)換的結(jié)果由D2D1D0輸出。8.14 某雙積分A/D轉(zhuǎn)換器中，計數(shù)器為十進制計數(shù)器，其最大計數(shù)容量為(3000)D。已知計數(shù)時鐘頻率fCP=30kHz，積分器中R=100k，C=1F，輸入電壓uI的變化范圍為05V。試求：（1）第一次積分時間T1；（2）求積分器的最大輸出電壓|UOmax|；（3）當UREF= 10V，第二次積分計數(shù)器計數(shù)值D=(1500)10時，輸入電壓的平均值UI為多少？解：（1）(2) V(3) 8.15 某雙積分A/D轉(zhuǎn)換器如圖8.17所示。試問：（）若輸入電壓的最大值uImax=2V，要求分辨率0.1m，則二進制計數(shù)器的計數(shù)總?cè)萘繎笥诙嗌?？?）需要用多少位二進制計數(shù)器？（3）若時鐘脈沖頻率fCP=200kHz，則采樣/保持時間為多少？（4）若時鐘脈沖頻率fCP=200kHz，|uI|UREF|，已知UREF=2V，積分器輸出電壓uO的最大值為5V，問積分時間常數(shù)RC為多少