(完整版)第11章數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換器習(xí)題與參考答案

1、第11章數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換器習(xí)題與參考答案【題11-1】 反相運(yùn)算放大器如圖題11-1所示，其輸入電壓為 10mV，試計(jì)算其輸岀電壓Vo。20 kQ圖題11- 111解：輸出電壓為:VO計(jì)10 10mV 100mV【題11-2】 同相運(yùn)算放大器如圖題11-2所示，其輸入電壓為 10 mV,試計(jì)算其輸岀電壓Vo圖題11- 2解：Vo (1) % 11 10mV 110mV&【題11-3】圖題11-3所示的是權(quán)電阻 D/A轉(zhuǎn)換器與其輸入數(shù)字信號(hào)列表，若數(shù)字1代表5V，數(shù)字0代表0V，試計(jì)算D/A轉(zhuǎn)換器輸岀電壓 Vo。D3D2D1D0Vo00010.625V00110.625V 1.25V=1.8750

2、1002.5V01010.625V 2.5V=3.125V01102.5V 1.25=3.7501110.625V2.5V1.25=4.375V10005V圖題11- 3【題11-4】 試計(jì)算圖題11-4所示電路的輸岀電壓Vo。?J-1Q-圖題11- 4解：由圖可知，D3Do=O1O1因此輸出電壓為：VO 54(0101)245V51.5625V16【題11-5】8位輸岀電壓型 R/2R電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓為5V，若數(shù)字輸入為10011001，該轉(zhuǎn)換器輸岀電壓 VO是多少？5V5V解：VO(10011001)153 2.988V28256【題11-6】 試計(jì)算圖題11-6所示電路的輸

3、岀電壓 Vo。圖題11- 6桿VreF時(shí)時(shí)解：VO唾(Dn D0)7(0101)5 1.5625V2n2416【題11-7】 試分析圖題11-7所示電路的工作原理。若是輸入電壓Vin=7.5V , D3Do是多少？R0(1)QAR0(2)QbCK AQcCK BQd91kQa cRESETD 0 D1 D2 D3+ 12V20kQVO121 31qi11liK15VLM358圖題11- 7解：D3=1時(shí),Vo12V子26V , D3=0 時(shí)，VO=0。D2=1時(shí),12V 2歹23V , D2=0 時(shí)，Vo=0。D1=1時(shí),空21丁21.5V , D仁0 時(shí)，VO=0。D0=1空2024輸入電壓

4、為 7.5V , D3D0=1101，這時(shí) Vo=6V+1.5V+0.75V=8.25V，大于輸入電壓 Vin=7.5V , 74LS00封鎖時(shí)鐘脈沖 CLK , 74LS293停止計(jì)數(shù)。時(shí),Vo0.75V , D0=0 時(shí)，Vo=0由此可知：比較器輸岀低電平，使與非門【題11-8】 滿度電壓為5V的8位D/A轉(zhuǎn)換器，其臺(tái)階電壓是多少？分辨率是多少?解：臺(tái)階電壓為 VSTep 5000mV/2819.5mV分辨率為：Vstep/5000mV19.5/5000 0.0039 0.39%【題11-9】 若是分辨率要求小于 1%，至少要多少位 D/A轉(zhuǎn)換器？解：1%=1/1001/2n，有 2n10

5、0可知n應(yīng)該大于等于7,因此D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)至少 7位?！绢}11-10】 解釋什么是D/A轉(zhuǎn)換器的偏移誤差？偏移誤差可消除嗎？解：偏移誤差是 D/A轉(zhuǎn)換器輸入數(shù)字為 0時(shí)，輸出電壓不為0，輸出電壓的大小就是 偏移誤差，偏移誤差可以用在輸出電壓上疊加電壓的方法消除?！绢}11-11】 如果D/A轉(zhuǎn)換器的參考電源發(fā)生了變化，將引起哪種誤差?解：引起增益誤差?！绢}11-12】I OUT1是多少？如果D/A轉(zhuǎn)換器0832的輸入數(shù)字為 AF（16），參考電壓為 5V，其輸岀電流解：1 OUT1VREF AF(16)5V 175REF(16)0.2278 mA15k25615k 256【題11-13】 在

6、學(xué)過(guò)的幾種 A/D轉(zhuǎn)換器中，哪種轉(zhuǎn)換速度快？哪種轉(zhuǎn)換位數(shù)多? 解：并聯(lián)A/D轉(zhuǎn)換速度最快，工位數(shù)最多。【題11-14】 逐次比較式 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間與轉(zhuǎn)換位數(shù)之間有什么關(guān)系？解：轉(zhuǎn)換時(shí)間取決于轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換位數(shù)，若位數(shù)為n,轉(zhuǎn)換時(shí)鐘周期為 Tc,則最小轉(zhuǎn)換時(shí)間是nT Co【題11-15】 某10位A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓為 4.096V，該轉(zhuǎn)換器能區(qū)分的輸入模擬信號(hào) 最小變化量為多少？分辨率是多少？解：最小變化量是 4mV，分辨率是1/1024=0.097%【題11-16】A/D轉(zhuǎn)換器的采樣頻率與輸入信號(hào)頻率之間應(yīng)該滿足什么關(guān)系？解：按照采樣定理，采樣頻率至少是輸入信號(hào)最高有效頻率的2倍?！绢}1

7、1-17】 采樣/保持電路的作用是什么？解：采樣保持電路可以在A/D轉(zhuǎn)換期間保持輸入 A/D轉(zhuǎn)換器的電壓穩(wěn)定，減小轉(zhuǎn)換主 差o【題11-18】 如何采用一個(gè) A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)多路模擬量轉(zhuǎn)換？解：可以采用多路轉(zhuǎn)換器，就是采用模擬開關(guān)選擇A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)?！绢}11-19】A/D轉(zhuǎn)換器0809的輸入電壓與輸岀數(shù)字之間，具有什么關(guān)系?解：NVinVref ()Vref ( )Vref ()256【題11-20】試用D/A轉(zhuǎn)換器0832與計(jì)數(shù)器74LS161組成10個(gè)臺(tái)階的階梯電壓發(fā)生器,0V不斷升高，每次升高一個(gè)臺(tái)階，在最高電壓處返回0V后,要求畫岀完整原理圖。（從重復(fù)升高過(guò)程的電壓波形就是階梯

8、電壓） 解：根據(jù)題意有原理圖如下。+5VCLKCLRLOADRCO.ENTENPqACLKQbAQCBqdCD157234561361 25TT41471 67 41611 41 3 +5V1 912D0RfbD1D2IOUT1D3D4IOUT2D5D6D7ILEVREFCSWR1VCCXFERWR2GNDGND8DAC08 32+5V20 |U 131 0 |9R11 1+2.5V+5VI1kQ1 2TL431U 3R21 OkQ3R31 OkQ+12VLM2 58-12VVout*【題11 -21】 試用A/D轉(zhuǎn)換器0804組成一個(gè)8位A/D轉(zhuǎn)換電路，輸入模擬電壓范圍為05V，采用2個(gè)十六

9、進(jìn)制顯示的共陽(yáng)數(shù)碼管顯示轉(zhuǎn)換結(jié)果，用CPLD器件MAX7128S實(shí)現(xiàn)、并用Verilog HDL描述十六進(jìn)制-7段譯碼器。要求畫岀完整電路圖與十六進(jìn)制-7段譯碼器的Verilog HDL 描述。第12章習(xí)題與參考答案【題12-1】 某數(shù)字電路輸入端低電平有效，試設(shè)計(jì)一個(gè)按鍵電路給該數(shù)字電路輸入端提供信號(hào) 解：+5V510QKEY【題12-2】 試設(shè)計(jì)一個(gè)輸岀低電平有效消除抖動(dòng)的按鍵電路。解：【題12-3】 試設(shè)計(jì)一個(gè)開關(guān)量光耦隔離電路，當(dāng)某開關(guān)閉合時(shí)，向數(shù)字電路輸岀高電平 有效的信號(hào)（數(shù)字電路側(cè)電源為+5V，開關(guān)量側(cè)電源為+12V ）。【題12-4】 現(xiàn)有74LS160需要外接發(fā)光二極管顯示其

10、輸岀端的電平，要求輸岀高電平使 發(fā)光二極管亮，試設(shè)計(jì)該電路（電源為+5V ）o解:723*456CLRLOADENTENPCLKABCDRCOQ AQ BQCQ D74LS04+5V11510Q510Q510Q741 6 0ik-j二廠！=510Q x 8DATA4-RCKSRCKn2 8 n1 6105 3G QFQEQD Q KCROCQB Q FCEK(臣abed e f g hKCR0RE05Q5C H47n79n68n56n8 12234riTirn廠i廠i廠ii 4 -n4 1 2 _n3 9一510Q【題12-5】 試設(shè)計(jì)一個(gè)采用 74HC595的8位共陽(yáng)數(shù)碼管顯示電路，由于室內(nèi)

11、顯示，不需 要很亮，可以采用 74HC595直接驅(qū)動(dòng)（電源為 +5V ）。解：采用74HC595掃描驅(qū)動(dòng)。電路圖如下：【題12-6】 某繼電器工作電壓 12V，工作電流50mA，若采用74LS00門電路輸岀的有效 高電平控制，試設(shè)計(jì)該繼電器驅(qū)動(dòng)電路。解：+ 12VRLY基極限流電阻 Rb= (Voh-0.7) /0.4mA=4.3k Q,選 5.1kQo 這里取 Voh=2.4V , Vbe=0.7V 驗(yàn)證：Ib= ( Voh-0.7) /5.1 k Q =0.33mA ,Ic=Ib XR =3.33 X 180=59mA由于集電極電流IC大于繼電器工作電流，所以可以使三極管飽和?！绢}12-7

12、】 某繼電器工作電壓 6V，工作電流50mA，若采用74HC04門電路輸岀的有效 高電平控制，試設(shè)計(jì)光耦隔離電路驅(qū)動(dòng)該繼電器(電源為+6V )。解：+6VTLP521 二極管的電流為 IF= ( VOH-1V ) /330= (4V-1V) /330 1mA，由于 TLP521的電流傳輸比 CTR=16，若取最小值1，則流過(guò)光耦三極管的電流為1mA，該電流流入9013的基極(忽略電阻 R3)，使流入9013集電極的臨界飽和電流為180mA (3 =180)，遠(yuǎn)大于繼電器的工作電流50mA，因此9013可以可靠飽和?！绢}12-8】 非門74LS04輸岀低電平有效，現(xiàn)需要驅(qū)動(dòng)電壓為12V、線圈阻值

13、為300的繼電器，試設(shè)計(jì)該繼電器的驅(qū)動(dòng)電路。解：繼電器工作電流為12V/300 Q =40mA由圖，TLP521 二極管的電流為 IF= ( 5V-1.5V) /9仁3.5V/360 1mA，由于 TLP521 的 電流傳輸比CTR=16，若取最小值1，則流過(guò)光耦三極管的電流為 1mA，該電流流入9013 的基極(忽略電阻 R3 )，使流入9013集電極的臨界飽和電流為 180mA (3 =180)，遠(yuǎn)大于 繼電器的工作電流 40mA，因此9013可以可靠飽和?！绢}12-9】 某共陽(yáng)數(shù)碼管中每段都是由4個(gè)發(fā)光二極管串聯(lián)構(gòu)成，若數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電源為 12V，試采用74LS247譯碼電路設(shè)計(jì)該數(shù)碼管的

14、驅(qū)動(dòng)電路(可用 ULN2803)解：74LS04+ 12 V4EBI/RBO-a5丄flRBIb3LTc/十Ad1 Be2Cf6Dg+5VT1 3f葉Q 1 4074247數(shù)碼管2344J71974LS04/6IN 1OUT 1IN 2OUT 2IN3OUT 3IN 4OUT 4IN 5OUT 5IN 6OUT 6IN 7OUT 7IN8OUT 8GNDCOM28031 8血一士一kji kAkkji kAki-16131 21T1 240 Q x 8圖中，流過(guò)數(shù)碼管中發(fā)光二極管電流為：(12V-1.8 X 4) /240 Q =20mA?！绢}12-10】試采用MOC3063設(shè)計(jì)一個(gè)74LS0

15、4輸岀有效高電平驅(qū)動(dòng)交流220V、5A 電爐絲負(fù)載的電爐。+5VRBI_I 3kQ74LS04R2 3 30 Q3 9QRsA139 013360 QA20.0 1 叮r7過(guò)零檢測(cè)-RD1 kQ U1 MOC3 063D 1BTA12LJQ 10L_Qs r-llAC 220VN交流負(fù)載一14位共陽(yáng)數(shù)碼【題12- 11】 試用74LS244、74LS76、74LS247、門電路和三極管設(shè)計(jì)一個(gè) 管掃描顯示電路。解：該例原理圖如下:+5V1J FF1tC11K74LS7 6CLK_1J FF0*Ci一 1K74LS7 6-&4&沁共陽(yáng)數(shù)碼管BCDBCD2BCC3BCD4ENVCCA1Y1A2Y2A3Y