第8章数模和模数转换习题解答

1、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Uref提供 电流为 b o A VrefbVrefc 卩昭d rei 2R2x2。R （2y）/? 2）权电阻网络DAC电路灵小输出电压是b Alsb B. ULsb C. VMSB D. VMSB 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,用舍尾取整法对釆样值量化，则其董化误差fmax = b_o A. 0.5 S B. 1 S C 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

2、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，分辨输出罠小电压的能力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。 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莹成_輕_。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

3、 A/D 转换器，将数字量转换为模拟量，釆用 _DA转换器。 3）A/D转换器的转换过程，可分为采样、保持及 董化 和 编码 4个步 Wo 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fmax=。 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囤, 量化误差是不可 消除的。 8-3 要求某DAC电路输出的灵小分辨电压sB约为5mV,最大满度输出电压（/m=10V, 试求该电路输入二进制数字量的位数N应是多少 Vlsb = 1

4、0 x 2|0-1 = 10 x 2，V-1 = = 200 2jV a 2000 Nall 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，置大满皮输出电压m=5V,试求分辨率和最小 分辨电压。 ! = ! o.ooi =o.i% 其分辨率为210 -1 1023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： V = 5x -i一 =5x 一!一 O.OO5V = 5mV 2H, - 11023 8-5 设人臂二+5/.试计算当DAC0832的数字输入董分别为7FH, 81H, F3H时（后缀H的 含狡是指该数为十六进制数）的

5、模拟输出电压值。 解:若釆用内部反馈电阻，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： VRFF - Rf叫“5 “ =_JR =一-_ D =-D =xl27 -2.48V f 28-/?28256 当DAC0832的数字输入董为81H时，因为81H的数值为129,所以模拟输出电压值 为： U = _i R= _ X129 -2.52V 28 f 2R2s256 当DAC0832的数字输入董为F3H时，因为F3H的数值为243,所以模拟输出电压值 为： 给-需小-竽-忌山3 75V 28 8-6在AD7520电路中，若VI）D=10V,输入十位二

6、进制数为（1011010102, 试求：1）其输出模拟电流心为何值（已知/? = 10kQ） 2）当7?F=R = 10kG时，外接运放A后，输出电压应为何值 解：1）其输出模拟电流，为 = （512+128 +64 +16 + 4 +1） =0.70&M R2*1O-2101024 2）当R（=R = iom时，外接运放A后，输出电压应为 心=-i（,Rf =-O.7O8xlO = -7.O8V 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V。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

7、即需要將参考电源分为16等分，所以参考 电源的大小应为VREF=16*=-8V。 將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 攻口下所示 11 o = -y （Q x 2 + Q x 2“ + Q x 25 + Q（）x24 = （4Q3 + 4Q2 + Q + 0.5Q） 8-8某8位D/A转换器，试问： 1）若置小输出电压增量为V,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）若菜一系统中要求的箱度由于汕 则该D/

8、A转换器能否使用 n1 解：1）灵小输出电压增量为V.即Momin=v,则输出电压uo =MOminx2；Df x2 r-l 当输入二进制码01001101时输出电压 =0.02x77 =1.54 V 2）分辨率用百分数表示为如旦xlOO% = 一x 100% = 0.39% “Omax0-02 X 255 3）不能。 8-9已知10位R-2R倒T型电阻网络DAC的/?,；=/?, VREI；=10V,试分别求出数字量为 0000000001和门时，输出电压“。 输入数字量为0000000001吋的输出电压: 匕=零 f = 0.0049V “min 2 7? 输入数字量为11时的输出电压为：

9、 V =曾& x 1023 = 4.995V omw 2 /? 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 =-10V ,试画出输出电压。的波形，并标出波形图上各点电压的幅度。 +10V 0 图8-20图题 由图可知.74LS161组成的十六进制计数器，其输出在吋钟CLK作用下，从0000 1111循环输出，故AD7520的30也从000行门 循环输入。 当八血、心、6分别为X其他位为0时.有 心=1时.wo=5V：心=1时，llO = ： “7=吋，/0 = ： 吋，Ho=,由此可以画出 “O波形如下图所示。 8-11 设Uref=5V,当

10、ADC0809的输出分别为80H和FOH时，求ADC0809的输入电压 max 由 二imax 255 x uf V1 ref 可知 当 Dx =80H= Bt, 128= xwIt 得到Ui = 2.5V : C V V 当 PyFFH 二时，240=二得到 m. = 4.7V : 5V 11 8-12已知在逐次渐近型A/D转换器中的10位D/A转换器的置大输出电压 vomax = 14.322 V，时钟频率fc =1MHZO当输入电压u =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。 解汕）求转换的数字输出状态 因其D/A转换器的就大输出电压MOmax已知，而且知道

11、此DAC为10位，故其就低位为 “1”时输出为 1也丫 = 00収 Om,n 2n -1 2,0-1 故当输入电压山=9.45V吋的数字输出状态为 9.45V 0.014V =(675)10 =(1010100011)2 即 0=11 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，无论输入信号的大小.其员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 2( + 2&F0 + 2)x 命日 2 卩s 8-13菜8位ADC输入电压范围为0+ 10V,当输入电压为V和V时，其输出二进制数各 是多少该ADC能分辨的最

12、小电压变化量为多少mV 解：因为M =上一= 匕一2” VrefVrefVref 所以，当输入电压为V时, N? =x2s =0.448x256a 114.7 a 115 （采用四舍五入法） 10 转换成二进制数为01110011o 当输入电压为V时， 7 8 M = x28 =0.781x256199.9200 (釆用四舍五入法) 10 转换成二进制数为。 所以完成一次转换最长需要的吋间 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 N = (1999) 10 (2000) 10,时钟脉冲频率/c =10 KHZ,則完成一次转换置长需要多长时 间若已知计数器的计数值7V2

13、 =(369)10,基准电压一VREF = -6V ,此时输入电压有多大 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并的二倍，而 7 = NTc (式中，7为吋钟脉冲的周期，N为计数器的灵大容量)。 Tmax = 27 = 2NTC =2 x 2000 x 0.1 = 400/nS = 0.4S = 0Ln、x369=1.107V r N -2000 可见完成一次转换最长需要的时间为秒：若已知计数器的计数值”2 =(369)。， 基准电压一VREF = -6V ,此时输入电压冷为伏。 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/c =10kHz, - Vref =-10 V。 1) 计算第一次积分的时间： 2) 计算产V时，转换完成后，计数器的状态； 3) 计算MZ = V时,转换完成后,计数器的状态。 解：1）第一次积分吋间T = NTC （式中，7；.为时钟脉冲的周期，N为计数器的最大 容量）。