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1 何为采样定理 有何意义 对于频率为200 1000Hz信号其采样频率应取多少为宜 2 何为量化 量化误差是如何形成的 如何减小量化误差 3 简述双积分A D转换器的基本原理和转换过程及主要特点 4 简述D A转换器的四要素及其基本功能作用 5 简述频率型仪表的频率测量的基本原理和测量过程以及误差分析 6 试使用AD590 ICL7107 LED数码管等电子器件设计一个数字显示温度计 K温标和C温标可切换 作业请自主完成 请勿互相抄袭 否则主客同时处理 后果自负 1 何为采样定理 有何意义 对于频率为200 1000Hz信号其采样频率应取多少为宜 答 采样定理 若原始信号x t 频谱的最高频率为 c 截止频率 时 采样频率 s必须满足 s 2 c才能由采样信号y nT 完全恢复原始信号X t 也就是说原始信息被完整地保留下来 意义 它给出了通过采样而不丢失信息的必备条件最低采样频率 对兼顾采样数据量与采样损失具有指导意义 采样频率取值 由 s 2 c可知 对200 1000Hz信号 采样频率取 2000Hz为宜 2 何为量化 量化误差是如何形成的 如何减小量化误差 答 量化就是幅值离散化 就是用一个共同的单位量对每一个采样值进行整量化 量化误差是在量化过程中整量化是由于舍入产生的 它与量化过程并存 只能设法减小而不能消除 量化单位q取得愈小 即分层数愈多 量化误差愈小 但形成数据位数也愈多 实际应用中 A D转换器的位数bit 2n 量化层数 决定了量化误差 量化噪声 的大小 3 简述双积分A D转换器的基本原理和转换过程及主要特点 答 基本原理 双积分型A D转换是利用电荷平衡原理将输入电压转换为时间T 再对T进行量化和编码 QX QRKXTXVX KRTRVRTR KXTX KRVR VXKX TX KR VR均为常量 故 TR K VX 转换过程 准备 采样 比较 准备 模拟开关S接地 积分器输出电压V0 0 即电容C上的电荷为零 计数器复位 采样 模拟开关S接入被测电压VX 对被测电压VX定时正向积分 T1恒定 为计数器最大计数时间 溢出 比如3位计数器 有T1 999 fc 比较 定时积分结束 模拟开关S接入反极性的基准电压 VR 对基准电压VR进行定量反向积分 当VO VOA VAB 0时 电荷平衡 被测电压VX被转换为时间 T2 T1 VR VX并利用计数器形成数字量输出 N2 N1 VR VX 1000 VR VX 主要特点 1 对积分器的要求较低 正反积分使用同一个积分器 2 对时标的要求低 在一个转换周期内时钟恒定 3 抗干扰能力强 对输入电压的平均值转换 4 转换速度低 积分时间较大并不固定 5 对输入信号积分是断续工作的 是一个开环系统 4 简述D A转换器的四要素及其基本功能作用 答 1 电阻解码网络 转换器的重要组成部分 决定转换的数字量制式 2 基准电源 转换器输出模拟量的参考基准 决定输出模拟电压最小步进量 3 模拟开关 受控于输入数码 决定相应支路接入基准源与否 区分0或1 4 运算放大器 起着求和以及输出缓冲的作用 5 简述频率型仪表的频率测量的基本原理和测量过程以及误差分析 答 基本原理 测量单位时间内所发生的电振动次数或脉冲个数 即fx N tr 获取信号频率 测量过程 被测频率经整理电路处理转换成具有一定幅值的矩形脉冲信号 再经计数门送入计数器 计数门的开启受门控电路控制 开启时间由选定的时基决定 若时间为单位时间时 即t 1s 或10ns n为整数 则计数器的计数结果N就是被测频率fx的数值 每次测量前计数器均应复零以消除上次测量结果 误差分析 频率的测量误差是由两项误差构成 计数误差和时基误差 要提高测量情度必须同时减小这两项误差 计数误差是由于计数门开启时刻与计数脉冲到达时刻间的随机性所引起的 绝对误差为1 相对误差为1 N 减小计数误差的基本方法是增大计数量N 时基误差主要由钟振的稳定度决定 一般应使用 石英晶体振荡器 晶振 作为钟振电路