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)算其輸出電壓VO。圖題11-1解：輸出電壓為：【題11-2】 同相運(yùn)算放大器如圖題11-2所示，其輸入電壓為10mV，試計(jì)算其輸出電壓VO。圖題11-2解：【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)換器輸出電壓VO。D3D2D1D0VO00010.625V00110.625V1.25V=1.87501002.5V01010.625V2.5V=3.125V01102.5V1.25=3.7501110

2、.625V2.5V1.25=4.375V10005V 圖題11-3【題11-4】 試計(jì)算圖題11-4所示電路的輸出電壓VO。圖題11-4解：由圖可知，D3D0=0101因此輸出電壓為：【題11-5】 8位輸出電壓型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)換器輸出電壓VO是多少？解：【題11-6】 試計(jì)算圖題11-6所示電路的輸出電壓VO。圖題11-6解：【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，D3D0是多少？圖題11-7解：D3=1時(shí)，D3=0時(shí)，VO=0。 D2=1時(shí)，D2=0時(shí)，VO=0。 D1=1時(shí)，D1

3、=0時(shí)，VO=0。D0=1時(shí)，D0=0時(shí)，VO=0由此可知：輸入電壓為7.5V，D3D0=1101，這時(shí)VO=6V+1.5V+0.75V=8.25V，大于輸入電壓VIN=7.5V，比較器輸出低電平，使與非門74LS00封鎖時(shí)鐘脈沖CLK，74LS293停止計(jì)數(shù)?！绢}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)階電壓為分辨率為：【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2n100 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

4、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】 如果D/A轉(zhuǎn)換器0832的輸入數(shù)字為AF（16），參考電壓為5V，其輸出電流IOUT1是多少？ 解：【題11-13】 在學(xué)過的幾種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，位數(shù)最多?！绢}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

5、，則最小轉(zhuǎn)換時(shí)間是nTC。【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最高有效頻率的2倍?！绢}11-17】 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)換誤差?！绢}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

6、入信號?！绢}11-19】 A/D轉(zhuǎn)換器0809的輸入電壓與輸出數(shù)字之間，具有什么關(guān)系？ 解：【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，要求畫出完整原理圖。（從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，再重復(fù)升高過程的電壓波形就是階梯電壓）解：根據(jù)題意有原理圖如下。*【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)十六進(jìn)制顯示的共陽數(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。要求畫出完整電路圖與十六進(jìn)制-7段譯

7、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。解：【題12-2】 試設(shè)計(jì)一個(gè)輸出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)字電路輸出高電平有效的信號（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)光二極管顯示其輸出端的電平，要求輸出高電平使發(fā)光二極管亮，試設(shè)計(jì)該電路（電源為+5V）。解：【題12-5】 試設(shè)計(jì)一個(gè)采用74HC595的8位共陽數(shù)碼管顯示電路，由于室內(nèi)顯示，不需要很亮，可以采用

8、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門電路輸出的有效高電平控制，試設(shè)計(jì)該繼電器驅(qū)動(dòng)電路。解：基極限流電阻RB=（VOH-0.7）/0.4mA=4.3k，選5.1k。這里取VOH=2.4V，VBE=0.7V驗(yàn)證：IB=（VOH-0.7）/5.1 k=0.33mA，IC=IB=3.33180=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】 某繼電器工作電壓6V，工作電流50mA，若采用74HC04門電路輸出的有效高電平控制，試設(shè)計(jì)光耦隔離電

9、路驅(qū)動(dòng)該繼電器（電源為+6V）。解：TLP521二極管的電流為IF=（VOH-1V）/330=（4V-1V）/3301mA，由于TLP521的電流傳輸比CTR=16，若取最小值1，則流過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（=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輸出低電平有效，現(xiàn)需要驅(qū)動(dòng)電壓為12V、線圈阻值為300W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=40mA由圖，TLP521二極管的電流為IF=（5V-1.5V）/91=3.5V/3601mA，由于TLP521的電流傳輸比CTR=16，若取最小值1，則流過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（=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)碼管的驅(qū)動(dòng)電路（可用ULN2803）。解：圖中，流過數(shù)碼管中發(fā)光