第8章 数模和模数转换习题解答
更新时间:2024-05-01 03:23:01 阅读量: 综合文库 文档下载
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思考题与习题
8-1 选择题
1)一输入为十位二进制(n=10)的倒T 型电阻网络DAC 电路中,基准电压VREF提供电流为 b 。
A.
VREFVREFVREFVREF B. C. D. iR210R2?210R(?2)R11VLSB B. VLSB C. VMSB D. VMSB 222)权电阻网络DAC电路最小输出电压是 b 。
A.
3)在D/A转换电路中,输出模拟电压数值与输入的数字量之间 a 关系。 A.成正比 B. 成反比 C. 无
4)ADC的量化单位为S,用舍尾取整法对采样值量化,则其量化误差?max= b 。
A.0.5 S B. 1 S C. 1.5 S D. 2 S
5)在D/A转换电路中,当输入全部为“0”时,输出电压等于 b 。
A.电源电压 B. 0 C. 基准电压
6)在D/A转换电路中,数字量的位数越多,分辨输出最小电压的能力 c 。
A.越稳定 B. 越弱 C. 越强
7)在A/D转换电路中,输出数字量与输入的模拟电压之间 a 关系。
A.成正比 B. 成反比 C. 无
8)集成ADC0809可以锁存 8 模拟信号。
A.4路 B. 8路 C. 10路 D. 16路 5)双积分型ADC的缺点是 a 。
A.转换速度较慢 B. 转换时间不固定 C. 对元件稳定性要求较高 D. 电路较复杂 8-2 填空题
1)理想的DAC转换特性应是使输出模拟量与输入数字量成__正比__。转换精度是指DAC输出的实际值和理论值__之差_。
2)将模拟量转换为数字量,采用 __A/D__ 转换器,将数字量转换为模拟量,采用__D/A_____ 转换器。
3)A/D转换器的转换过程,可分为采样、保持及 量化 和 编码 4个步骤。
4)A/D转换电路的量化单位位S,用四舍五入法对采样值量化,则其?max= 0.5s 。
5)在D/A转换器的分辨率越高,分辨 最小输出模拟量 的能力越强;A/D转换器的分辨率越高,分辨 最小输入模拟量 的能力越强。
6)A/D转换过程中,量化误差是指 1个LSB的输出变所对应的模拟量的范围 ,量化误差是 不可 消除的。
8-3 要求某DAC电路输出的最小分辨电压VLSB约为5mV,最大满度输出电压Um=10V,试求该电路输入二进制数字量的位数N应是多少?
11VLSB?10?10?10??0.005V2?11023解:
2N?1?10?20000.005
2N?2000
N?11
所以,该电路输入二进制数字量的位数N应是11。
8-4 已知某DAC电路输入10位二进制数,最大满度输出电压Um=5V,试求分辨率和最小分辨电压。
11??0.001?0.1解:其分辨率为2?11023因为最大满度输出电压为5V,
所以,10位DAC能分辨的最小电压为:
11VLSB?5?10?5??0.005V?5mV2?11023
8-5 设VREF=+5V,试计算当DAC0832的数字输入量分别为7FH,81H,F3H时(后缀H的含义是指该数为十六进制数)的模拟输出电压值。
解:若采用内部反馈电阻,当DAC0832的数字输入量为7FH时,因为7FH的数值为127,所以模拟输出电压值为:
uo??ioRf??VREF?Rf28?R?D??VREF5?D???127??2.48V
25628当DAC0832的数字输入量为81H时,因为81H的数值为129,所以模拟输出电压
值为:
uo??ioRf??VREF?Rf28?R?D??VREF5?D???129??2.52V 82562当DAC0832的数字输入量为F3H时,因为F3H的数值为243,所以模拟输出电压
值为:
uo??ioRf??
VREF?Rf28?R?D??VREF5?D???243??4.75V 825628-6 在AD7520电路中,若VDD=10V,输入十位二进制数为(1011010101)2,
试求:1)其输出模拟电流io为何值(已知R?10kΩ)?
2)当RF?R?10kΩ时,外接运放A后,输出电压应为何值?
解:1)其输出模拟电流io为
io?VREF10725?D??(512?128?64?16?4?1)??0.708mA
R?210102410?210 2)当Rf?R?10k?时,外接运放A后,输出电压应为
uo??ioRf??0.708?10??7.08V
8-7 用DAC0832和4位二进制计数器74LS161,设计一个阶梯脉冲发生器。要求有15个阶梯,每个阶梯高0.5V。请选择基准电源电压VREF,并画出电路图。
解:要求设计的阶梯波脉冲有15个阶梯,也即需要将参考电源分为16等分,所以参考电源的大小应为VREF=16*0.5=-8V。
将74LS的4位输出连接到DAC的D7-D4上,而D3-D0接地,这样通过计数器输出的16个计数状态,就可以从DAC的输出端得到16个等间隔大小的模拟量输出。它们之间的关系如下所示
uO???87654(Q?2?Q?2?Q?2?Q?2?(4Q3?4Q2?Q1?0.5Q0 321082
8-8 某8位D/A转换器,试问:
1)若最小输出电压增量为0.02V,当输入二进制01001101时,输出电压位多少伏? 2)若其分辨率用百分数表示,则为多少?
3)若某一系统中要求的精度由于0.25%,则该D/A转换器能否使用?
解:1)最小输出电压增量为0.02V,即uOmin=0.02V,则输出电压
uO?uOmin??Di?2i
i?1n?1当输入二进制码01001101时输出电压uO?0.02?77?1.54V 2)分辨率用百分数表示为3)不能。
8-9 已知10位R-2R倒T型电阻网络DAC的RF?R,VREF=10V,试分别求出数字量为0000000001和1111111111时,输出电压uo。
uOmin0.02?100%??100%?0.39% uOmax0.02?255解:输入数字量为0000000001时的输出电压:
Vomin?输入数字量为1111111111时的输出电压为:
VREFRF?0.0049V102R
Vomax?VREFRF?1023?4.995V210R
8-10 如图图8-20所示电路为由AD7520和计数器74LS161组成的波形发生电路。已知
VREF??10V,试画出输出电压uo的波形,并标出波形图上各点电压的幅度。
图8-20 图题8.14
解:由图可知,74LS161组成的十六进制计数器,其输出在时钟CLK作用下,从0000~1111循环输出,故AD7520的d3~d0也从0000~1111循环输入。
当d9、d8、d7、d6分别为1,其他位为0时,有
d9?1时,uO=5V;d8=1时,uO=2.5V;d7=1时,uO=1.25V;d6=1时,uO=0.625V,
由此可以画出uO波形如下图所示。
8-11 设VREF?5V,当ADC0809的输出分别为80H和F0H时,求ADC0809的输入电压
ui1和ui2。
解:
Dmax255?uI??uIuVREF由Dx=Imax可知
255?uI,得到uI?2.5V; 5V255?uI,得到uI?4.7V; 当Dx=FFH=11110000时,240?5V当Dx=80H=10000000时,128?
8-12 已知在逐次渐近型A/D转换器中的10位D/A转换器的最大输出电压
VOmax?14.322V,时钟频率fC?1MHZ。当输入电压uI?9.45V时,求电路此时转换输
出的数字状态及完成转换所需要的时间。
解:1)求转换的数字输出状态
因其D/A转换器的最大输出电压uOmax已知,而且知道此DAC为10位,故其最低位为“1”时输出为
uOmin?VOmax14.322V?10?0.014V 2n?12?1故当输入电压uI?9.45V时的数字输出状态为
9.45V?(675)10?(1010100011)2
0.014V即d9~d0=1010100011 2)求完成此次转换所需的时间t
由逐次渐近型A/D的过程可知,无论输入信号uI的大小,其最后的数字输出状态都必须在第n+2个时钟脉冲到后才能输出,所以转换时间与输入信号的大小无关,只与转换的位数有关,故
t?(n?2)11?(10?2)?s?12μs 6fC1?10
8-13 某8位ADC输入电压范围为0~+10V,当输入电压为4.48V和7.81V时,其输出二进制数各是多少?该ADC能分辨的最小电压变化量为多少mV?
解:因为N2?uiuu?N?i?2n?i?2n VREFVREFVREF 所以,当输入电压为4.48V时,
N2?4.488?2?0.448?256?114.7?115(采用四舍五入法) 10转换成二进制数为01110011。 当输入电压为7.81V时,
N2?7.818?2?0.781?256?199.9?200(采用四舍五入法) 10转换成二进制数为11001000。
8-14 双积分型ADC中的计数器若做成十进制的,其最大计数容量
N1?(1999)10?(2000)10,时钟脉冲频率fC?10KHZ,则完成一次转换最长需要多长时
间?若已知计数器的计数值N2?(369)10,基准电压?VREF??6V,此时输入电压ui有多大?
解:双积分型ADC完成一次转换最长需要的时间是第一次积分时间T1的二倍,而。 T1?NTC(式中,TC为时钟脉冲的周期,N为计数器的最大容量)
因为TC?1?1?0.1mS,所以完成一次转换最长需要的时间
fc10Tmax?2T1?2NTC?2?2000?0.1?400mS?0.4S
因为T2?ui?N?TC,T2?N2TC,所以 VREFN2?ui?N VREFui?VREF6?N2??369?1.107V N2000可见完成一次转换最长需要的时间为0.4秒;若已知计数器的计数值
N2?(369)10,基准电压?VREF??6V,此时输入电压ui为1.107伏。
8-15 在双积分型ADC中,若计数器为8位二进制计数器,CP脉冲的频率fC?10kHZ,
?VREF??10V。
1)计算第一次积分的时间;
2)计算ui=3.75V时,转换完成后,计数器的状态;
3)计算ui=2.5V时,转换完成后,计数器的状态。
解:1)第一次积分时间T1?NTC(式中,TC为时钟脉冲的周期,N为计数器的最大容量)。所以,T1?NTC?2?811?256??25.6mS。 fC102)因为N2?uiuu?N?i?2n?i?2n,所以当ui=3.75V时,转换完成VREFVREFVREF后,计数器的状态为:
N2?ui3.758?2n??2?0.375?256?96 VREF10转换成二进制数为01100000。
3)当ui=3.75V时,转换完成后,计数器的状态为:
N2?ui2.58?2n??2?0.25?256?64 VREF10转换成二进制数为01000000。
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