第8章數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換習(xí)題解答

1、考題與習(xí)題 8-1選擇題 1）一輸入為十位二進(jìn)制（n=10）的倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)DAC電路中.基準(zhǔn)電壓Uref提供 電流為 b o A VrefbVrefc 卩昭d rei 2R2x2。R （2y）/? 2）權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC電路靈小輸出電壓是b Alsb B. ULsb C. VMSB D. VMSB 3）在D/A轉(zhuǎn)換電路中，輸出模擬電壓數(shù)值與輸入的數(shù)字量之間a 關(guān)系。 A.成正比 B.成反比 C.無 4）ADC的量化單位為S,用舍尾取整法對(duì)釆樣值量化，則其董化誤差fmax = b_o A. 0.5 S B. 1 S C S D 2 S 5）在D/A轉(zhuǎn)換電路中，當(dāng)輸入全部為“0”時(shí)，輸出電壓等于

2、b 。 A.電源電壓 B. 0 C.基準(zhǔn)電壓 6）在D/A轉(zhuǎn)換電路中，數(shù)字量的位數(shù)越多，分辨輸出罠小電壓的能力c 。 A.越穩(wěn)定B.越弱C.越強(qiáng) 7）在A/D轉(zhuǎn)換電路中，輸出數(shù)字量與輸入的模擬電壓之間 a 關(guān)系。 A.成正比B.成反比 C.無 8）集成ADC0809可以鎖存8 模擬信號(hào)。 路 B. 8路 C. 10路 D. 16路 5）雙積分型ADC的缺點(diǎn)是a。 A.轉(zhuǎn)換速度較慢 B.轉(zhuǎn)換時(shí)間不固定 C.對(duì)元件穩(wěn)定性要求較高 D.電路較復(fù)雜 8-2填空題 1）理想的DAC轉(zhuǎn)換特性應(yīng)是使輸出模擬量與輸入數(shù)字瑩成_輕_。轉(zhuǎn)換精度是指DAC 輸出的實(shí)際值和理論值_之差 2）將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，采用

3、 A/D 轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，釆用 _DA轉(zhuǎn)換器。 3）A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換過程，可分為采樣、保持及 董化 和 編碼 4個(gè)步 Wo 4）A/D轉(zhuǎn)換電路的量化單位位S,用四舍五入法對(duì)采樣值量化，則其fmax=。 5）在D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率越高，分辨最小輸出模擬量的能力越強(qiáng)；A/D轉(zhuǎn)換 器的分辨率越高，分辨 最小輸入模擬量 的能力越強(qiáng)。 6）A/D轉(zhuǎn)換過程中，量化誤差是指 1個(gè)LSB的輸出變所對(duì)應(yīng)的模擬量的范囤, 量化誤差是不可 消除的。 8-3 要求某DAC電路輸出的靈小分辨電壓sB約為5mV,最大滿度輸出電壓（/m=10V, 試求該電路輸入二進(jìn)制數(shù)字量的位數(shù)N應(yīng)是多少 Vlsb = 1

4、0 x 2|0-1 = 10 x 2，V-1 = = 200 2jV a 2000 Nall 所以，該電路輸入二進(jìn)制數(shù)字量的位數(shù)N應(yīng)是11。 8-4 已知某DAC電路輸入10位二進(jìn)制數(shù)，置大滿皮輸出電壓m=5V,試求分辨率和最小 分辨電壓。 ! = ! o.ooi =o.i% 其分辨率為210 -1 1023因?yàn)樽畲鬂M度輸出電壓為5V, 所以，10位DAC能分辨的最小電壓為： V = 5x -i一 =5x 一!一 O.OO5V = 5mV 2H, - 11023 8-5 設(shè)人臂二+5/.試計(jì)算當(dāng)DAC0832的數(shù)字輸入董分別為7FH, 81H, F3H時(shí)（后綴H的 含狡是指該數(shù)為十六進(jìn)制數(shù)）的

5、模擬輸出電壓值。 解:若釆用內(nèi)部反饋電阻，當(dāng)DAC0832的數(shù)字輸入量為7FH時(shí)，因?yàn)?FH的數(shù)值為127, 所以模擬輸出電壓值為： VRFF - Rf叫“5 “ =_JR =一-_ D =-D =xl27 -2.48V f 28-/?28256 當(dāng)DAC0832的數(shù)字輸入董為81H時(shí)，因?yàn)?1H的數(shù)值為129,所以模擬輸出電壓值 為： U = _i R= _ X129 -2.52V 28 f 2R2s256 當(dāng)DAC0832的數(shù)字輸入董為F3H時(shí)，因?yàn)镕3H的數(shù)值為243,所以模擬輸出電壓值 為： 給-需小-竽-忌山3 75V 28 8-6在AD7520電路中，若VI）D=10V,輸入十位二

6、進(jìn)制數(shù)為（1011010102, 試求：1）其輸出模擬電流心為何值（已知/? = 10kQ） 2）當(dāng)7?F=R = 10kG時(shí)，外接運(yùn)放A后，輸出電壓應(yīng)為何值 解：1）其輸出模擬電流，為 = （512+128 +64 +16 + 4 +1） =0.70&M R2*1O-2101024 2）當(dāng)R（=R = iom時(shí)，外接運(yùn)放A后，輸出電壓應(yīng)為 心=-i（,Rf =-O.7O8xlO = -7.O8V 8-7用DAC0832和4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161，設(shè)計(jì)一個(gè)階梯脈沖發(fā)生器。要求有15個(gè)階 梯，每個(gè)階梯高V。請(qǐng)選擇基準(zhǔn)電源電壓Vref，并畫出電路圖。 解：要求設(shè)計(jì)的階梯波脈沖有15個(gè)階梯，也

7、即需要將參考電源分為16等分，所以參考 電源的大小應(yīng)為VREF=16*=-8V。 將74LS的4位輸出連接到DAC的D7-D4上，而D3-D0接地，這樣通過計(jì)數(shù)器輸出的16 個(gè)計(jì)數(shù)狀態(tài)，就可以從DAC的輸出端得到16個(gè)等間隔大小的模擬量輸出。它們之間的關(guān)系 攻口下所示 11 o = -y （Q x 2 + Q x 2“ + Q x 25 + Q（）x24 = （4Q3 + 4Q2 + Q + 0.5Q） 8-8某8位D/A轉(zhuǎn)換器，試問： 1）若置小輸出電壓增量為V,當(dāng)輸入二進(jìn)制01001101時(shí).輸出電壓位多少伏 2）若其分辨率用百分?jǐn)?shù)表示，則為多少 3）若菜一系統(tǒng)中要求的箱度由于汕 則該D/

8、A轉(zhuǎn)換器能否使用 n1 解：1）靈小輸出電壓增量為V.即Momin=v,則輸出電壓uo =MOminx2；Df x2 r-l 當(dāng)輸入二進(jìn)制碼01001101時(shí)輸出電壓 =0.02x77 =1.54 V 2）分辨率用百分?jǐn)?shù)表示為如旦xlOO% = 一x 100% = 0.39% “Omax0-02 X 255 3）不能。 8-9已知10位R-2R倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)DAC的/?,；=/?, VREI；=10V,試分別求出數(shù)字量為 0000000001和門時(shí)，輸出電壓“。 輸入數(shù)字量為0000000001吋的輸出電壓: 匕=零 f = 0.0049V “min 2 7? 輸入數(shù)字量為11時(shí)的輸出電壓為：

9、 V =曾& x 1023 = 4.995V omw 2 /? 8-10 如圖圖8-20所示電路為由AD7520和計(jì)數(shù)器74LS161組成的波形發(fā)生電路。已知 =-10V ,試畫出輸出電壓。的波形，并標(biāo)出波形圖上各點(diǎn)電壓的幅度。 +10V 0 圖8-20圖題 由圖可知.74LS161組成的十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其輸出在吋鐘CLK作用下，從0000 1111循環(huán)輸出，故AD7520的30也從000行門 循環(huán)輸入。 當(dāng)八血、心、6分別為X其他位為0時(shí).有 心=1時(shí).wo=5V：心=1時(shí)，llO = ： “7=吋，/0 = ： 吋，Ho=,由此可以畫出 “O波形如下圖所示。 8-11 設(shè)Uref=5V,當(dāng)

10、ADC0809的輸出分別為80H和FOH時(shí)，求ADC0809的輸入電壓 max 由 二imax 255 x uf V1 ref 可知 當(dāng) Dx =80H= Bt, 128= xwIt 得到Ui = 2.5V : C V V 當(dāng) PyFFH 二時(shí)，240=二得到 m. = 4.7V : 5V 11 8-12已知在逐次漸近型A/D轉(zhuǎn)換器中的10位D/A轉(zhuǎn)換器的置大輸出電壓 vomax = 14.322 V，時(shí)鐘頻率fc =1MHZO當(dāng)輸入電壓u =9.45V時(shí)，求電路此時(shí)轉(zhuǎn)換輸 出的數(shù)字狀態(tài)及完成轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間。 解汕）求轉(zhuǎn)換的數(shù)字輸出狀態(tài) 因其D/A轉(zhuǎn)換器的就大輸出電壓MOmax已知，而且知道

11、此DAC為10位，故其就低位為 “1”時(shí)輸出為 1也丫 = 00収 Om,n 2n -1 2,0-1 故當(dāng)輸入電壓山=9.45V吋的數(shù)字輸出狀態(tài)為 9.45V 0.014V =(675)10 =(1010100011)2 即 0=11 2）求完成此次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間t 由逐次漸近型A/D的過程可知，無論輸入信號(hào)的大小.其員后的數(shù)字輸出狀態(tài)都必 須在第n+2個(gè)時(shí)鐘脈沖到后才能輸出，所以轉(zhuǎn)換時(shí)間與輸入信號(hào)的大小無關(guān)，只與轉(zhuǎn)換的位 數(shù)有關(guān)，故 2( + 2&F0 + 2)x 命日 2 卩s 8-13菜8位ADC輸入電壓范圍為0+ 10V,當(dāng)輸入電壓為V和V時(shí)，其輸出二進(jìn)制數(shù)各 是多少該ADC能分辨的最

12、小電壓變化量為多少mV 解：因?yàn)镸 =上一= 匕一2” VrefVrefVref 所以，當(dāng)輸入電壓為V時(shí), N? =x2s =0.448x256a 114.7 a 115 （采用四舍五入法） 10 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)為01110011o 當(dāng)輸入電壓為V時(shí)， 7 8 M = x28 =0.781x256199.9200 (釆用四舍五入法) 10 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)為。 所以完成一次轉(zhuǎn)換最長需要的吋間 8-14 雙積分型ADC中的計(jì)數(shù)器若做成十進(jìn)制的，其最大計(jì)數(shù)容量 N = (1999) 10 (2000) 10,時(shí)鐘脈沖頻率/c =10 KHZ,則完成一次轉(zhuǎn)換置長需要多長時(shí) 間若已知計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值7V2

13、 =(369)10,基準(zhǔn)電壓一VREF = -6V ,此時(shí)輸入電壓有多大 解：雙積分型ADC完成一次轉(zhuǎn)換最長需要的時(shí)間是第一次積分時(shí)間并的二倍，而 7 = NTc (式中，7為吋鐘脈沖的周期，N為計(jì)數(shù)器的靈大容量)。 Tmax = 27 = 2NTC =2 x 2000 x 0.1 = 400/nS = 0.4S = 0Ln、x369=1.107V r N -2000 可見完成一次轉(zhuǎn)換最長需要的時(shí)間為秒：若已知計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值”2 =(369)。， 基準(zhǔn)電壓一VREF = -6V ,此時(shí)輸入電壓冷為伏。 8-15在雙積分型ADC中.若計(jì)數(shù)器為8位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，CP脈沖的頻率/c =10kHz, - Vref =-10 V。 1) 計(jì)算第一次積分的時(shí)間： 2) 計(jì)算產(chǎn)V時(shí)，轉(zhuǎn)換完成后，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)； 3) 計(jì)算MZ = V時(shí),轉(zhuǎn)換完成后,計(jì)數(shù)器的狀態(tài)。 解：1）第一次積分吋間T = NTC （式中，7；.為時(shí)鐘脈沖的周期，N為計(jì)數(shù)器的最大 容量）。