第8章數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換習(xí)題解答

1、思考題與習(xí)題8-1選擇題D 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:IA. B.C.血 D.2" R2×21°?R（2,）/?2）權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC電路最小輸出電壓是 bA- VlSB B- VLSB C. VMSB D. VMsB3）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,用舍尾取整法對采樣值量化，則其量化誤差£InaX =boA.0.5 S B. IS C S D. 2SI5）在D/A轉(zhuǎn)換電路中，當(dāng)輸入全部為“0”時，

2、輸出電壓等于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)字星的位數(shù)越多，分辨輸岀最小電壓的能力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。路 B. 8路 C. 10路 D. 16路5 ）雙積分型ADC的缺點(diǎn)是 。A.轉(zhuǎn)換速度較慢B.轉(zhuǎn)換時間不固泄<C.對元件穩(wěn)定性要求較高 D.電路較復(fù)雜8-2填空題D理想的DAC轉(zhuǎn)換特性應(yīng)是使輸出模擬量與輸入數(shù)字量成正比。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:,采用 A/D 轉(zhuǎn)換器，

3、將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，采用D/A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 量化 和 編碼 4個步 驟。4）A/D轉(zhuǎn)換電路的量化單位位S,用四舍五入法對采樣值量化，則其£IniI廣。5）在D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率越高，分辨最小輸岀模擬量的能力越強(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LSB的輸岀變所對應(yīng)的模擬蚩:的范國,量化誤差是.不可一消除的。8-3要求某DAC電路輸出的最小分辨電壓VLSB約為5mV,最大滿度輸岀電壓Um =IOVt 試求該電路輸入二進(jìn)制數(shù)字雖:的位數(shù)N應(yīng)是多少解：=IoXFI-T = IOXT

4、O.OO5V2“一1 = _ = 20000.0052, 20NSl所以，該電路輸入二進(jìn)制數(shù)字量的位數(shù)N應(yīng)是口。8-4已知某DAC電路輸入10位二進(jìn)制數(shù).最大滿度輸出電壓fm =5V,試求分辨率和最小 分辨電壓。 = !o. =o.%其分辨率為2,0-l 1023因?yàn)樽畲鬂M度輸出電壓為5 V ,所以，10位DAC能分辨的最小電壓為：VLSB = 5× -i =5× ! O.OO5V = 5mV21° - 11023&5設(shè)VREr=+5 V ,試計算當(dāng)DAC0832的數(shù)字輸入量分別為7FH, 81H, F3H時（后綴H的 含義是指該數(shù)為十六進(jìn)制數(shù)）的模擬輸出

5、電壓值。解：若采用內(nèi)部反饋電阻，當(dāng)DAC0832的數(shù)字輸入量為7FH時，因?yàn)?FH的數(shù)值為127, 所以模擬輸出電壓值為：VkPP RfVPrr528-D=-×,27-248v當(dāng)DAC0832的數(shù)字輸入量為81H時，因?yàn)?1H的數(shù)值為129,所以模擬輸出電壓值 為：IlO = -ioRt =-D = -D =×129 -2.52V28y 2'R28256當(dāng)DAC0832的數(shù)字輸入量為F3H時，因?yàn)镕3H的數(shù)值為243,所以模擬輸出電壓值 為：VRFF RfVPrr5-D=-Z)=-×243 -475v288-6在AD752O電路中，若VDD=IOVt輸入十

6、位二進(jìn)制數(shù)為（IOllOIOl0I）2 t試求：1）英輸出模擬電流O為何值（已知R = 10k） 2）當(dāng)R： =R = 10k時，外接運(yùn)放A后，輸出電壓應(yīng)為何值解：D其輸岀模擬電流,為Vr1 7*?氣 =D = （512 +128 + 64 +16 + 4 + 1） = = a0.708?AR2H） 102,°10242）當(dāng)Rf=R = Wg時，外接運(yùn)放A后，輸岀電壓應(yīng)為IiO =-i°Rf =-0.708×10 = -7.08V8-7用DAC0832和4位二進(jìn)制汁數(shù)器74LS161,設(shè)汁一個階梯脈沖發(fā)生器。要求有15個階梯，每個階梯高V。請選擇基準(zhǔn)電源電壓VRE

7、J：,并畫岀電路圖。解:要求設(shè)汁的階梯波脈沖有25個階梯，也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=I6*=-8Ve將74LS的4位輸出連接到DAC的D7-D4上，而D3-D0接地，這樣通過計數(shù)器輸出的16 個計數(shù)狀態(tài)，就可以從DAC的輸出端得到16個等間隔大小的模擬疑輸出。它們之間的關(guān)系 如下所示% = -¥（Q ×27+2×26+×25÷Q） X24 = （40 + 40 + Q + 05Q° 8-8某8位D/A轉(zhuǎn)換器，試問：2）若最小輸岀電壓增量為V ,當(dāng)輸入二進(jìn)制OIOOlIOI時，輸岀電壓位多少伏2）

8、若其分辨率用百分?jǐn)?shù)表示，則為多少3）若某一系統(tǒng)中要求的精度由于,則該D/A轉(zhuǎn)換器能否使用Fl-I解：1）最小輸出電壓增量為V, KPwomin = V,則輸出電壓Wo =UOmin ×× 2ir-l當(dāng)輸入二進(jìn)制碼OIOOlIOl時輸出電壓"o = 0.02 × 77 = 1.54 V2）分辨率用百分?jǐn)?shù)表示為經(jīng)唾×100% =MOmaX0.020.02 X 255XloO % = 0.39%3）不能。8-9已知10位R-2R倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)DAC fi<J Rv=R, Vreh=IOV.試分別求岀數(shù)字量為OOOOOOOOOI和11時，輸出電壓

9、Uo o解：輸入數(shù)字量為OOOOOOOOOI時的輸出電壓: V , = = 0.0049V"n In21()輸入數(shù)字量為11時的輸出電壓為：maX =羔x34995V8-10如圖圖8-20所示電路為由AD7520和訃數(shù)器74LS161組成的波形發(fā)生電路。已知Vrejz=-IOV,試畫出輸出電壓叫的波形，并標(biāo)岀波形圖上各點(diǎn)電壓的幅度。+10VUO圖820圖題由圖可知，74LS161組成的十六進(jìn)制汁數(shù)器，其輸出在時鐘CLK作用下，從OoooIlll循環(huán)輸出，故AD7520的?£也從OOoO循環(huán)輸入。當(dāng)厶、氐、d1 .仇分別為4其他位為O時，有九=1時，"o=5V:心T

10、時，心乞心=1時，"o=:時，"o=,由此可以畫出 "。波形如下圖所示。9375HLO5 52.QTTTTTIfmT TTTmul m nul TrmJIJJIJilI-1丄丄丄丄18-11設(shè)VREF =3V,當(dāng)ADC0809的輸岀分別為80H和FOH時，求ADC0809的輸入電壓max由 QK = WImaX× Wl255X HIV1REF 可知255當(dāng) DX 二80H二時,128 =二 X Ul,得到 MI = 2.5V : 5V當(dāng) Z)X=FFH=時，240=二得到Ul =4.7V :5V 118-12已知在逐次漸近型A/D轉(zhuǎn)換器中的10位D/A轉(zhuǎn)

11、換器的最大輸出電壓 VomaX = I4.322 V ,時鐘頻率fc =IMHZo當(dāng)輸入電壓Ui =9.45V時，求電路此時轉(zhuǎn)換輸 出的數(shù)字狀態(tài)及完成轉(zhuǎn)換所需要的時間。解：1）求轉(zhuǎn)換的數(shù)字輸岀狀態(tài)因苴D/A轉(zhuǎn)換器的最大輸出電壓Womax已知，而且知道此DAC為10位，故苴最低位為 r”時輸出為¼min = 122v = 0.014V2l0-lOmnl 2旳 _ 故當(dāng)輸入電壓"I =9.45 V時的數(shù)字輸出狀態(tài)為9.45V0.014V= (675)Io=(IOIOIOOOl I)2即 9O=Il2）求完成此次轉(zhuǎn)換所需的時間t由逐次漸近型A/D的過程可知，無論輸入信號©

12、;的大小，其最后的數(shù)字輸岀狀態(tài)都必須在第n+2個時鐘脈沖到后才能輸出，所以轉(zhuǎn)換時間與輸入信號的大小無關(guān)，只與轉(zhuǎn)換的位 數(shù)有關(guān)，故t = ( + 2) = (10 + 2) × !_ S = 12 sfcIxlO68-13某8位ADC輸入電壓范囤為0+ 10V,當(dāng)輸入電壓為V和V時，其輸岀二進(jìn)制數(shù)各 是多少該ADC能分辨的最小電壓變化量為多少mV解：因?yàn)閃=嚴(yán)N=*2"=p2"V REF6= 2×369 = 1 107v REF1 REF所以，當(dāng)輸入電壓為V時，Z =×28 =0.448×256l 14.7 115 (采用四舍五入法)

13、- 10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)為OIlIOOlIo當(dāng)輸入電壓為V時，7 R1Nr = ×28 = 0.78Ix256 199.9 200 (采用四舍五入法) 10轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)為。8-14 雙積分型ADC中的計數(shù)器若做成十進(jìn)制的，其最大計數(shù)容量NI=(1999) 10 (2000) 10t時鐘脈沖頻率c =IOKHZ,則完成一次轉(zhuǎn)換最長需要多長時 間若已知計數(shù)器的計數(shù)值7V2 =(369)io,基準(zhǔn)電壓-匕許=-6U,此時輸入電壓心有多大解：雙積分型ADC完成一次轉(zhuǎn)換最長需要的時間是第一次積分時間7I的二倍，而= NTC (式中，N為時鐘脈沖的周期，N為計數(shù)器的最大容量九因?yàn)門C = yf=

14、OAmS ,所以完成一次轉(zhuǎn)換最長需要的時間max= 2T = 2NTc =2× 2000 × 0.1 = 400,0.4S因?yàn)?=B = NJc,所以可見完成一次轉(zhuǎn)換最長需要的時間為秒；若已知計數(shù)器的計數(shù)值TV2 =（369）10, 基準(zhǔn)電壓一叫“ =-6V ,此時輸入電壓心為伏。8-15在雙積分型ADC中，若計數(shù)器為8位二進(jìn)制計數(shù)器，CP脈沖的頻率c =IOkHz, UREF = 10 V。1）計算第一次積分的時間；2）計算“尸V時,轉(zhuǎn)換完成后,計數(shù)器的狀態(tài);3）計算"嚴(yán)V時，轉(zhuǎn)換完成后，計數(shù)器的狀態(tài)。解：1）第一次積分時間Tl = NTC （式中，7；為時鐘脈沖的周期，N為計數(shù)器的最大容呈:）。所以，TI =NTC =2s-= 256×丄= 25.6S°JC1°2）因