第8章数模和模数转换习题解答

1、思考题与习题8-1选择题D 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:IA. B.C.血 D.2" R2×21°?R（2,）/?2）权电阻网络DAC电路最小输出电压是 bA- VlSB B- VLSB C. VMSB D. VMsB3）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£InaX =boA.0.5 S B. IS C S D. 2SI5）在D/A转换电路中，当输入全部为“0”时，

2、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，数字星的位数越多，分辨输岀最小电压的能力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。路 B. 8路 C. 10路 D. 16路5 ）双积分型ADC的缺点是 。A.转换速度较慢B.转换时间不固泄<C.对元件稳定性要求较高 D.电路较复杂8-2填空题D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:,采用 A/D 转换器，

3、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£IniI广。5）在D/A转换器的分辨率越高，分辨最小输岀模拟量的能力越强：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的输岀变所对应的模拟蚩:的范国,量化误差是.不可一消除的。8-3要求某DAC电路输出的最小分辨电压VLSB约为5mV,最大满度输岀电压Um =IOVt 试求该电路输入二进制数字虽:的位数N应是多少解：=IoXFI-T = IOXT

4、O.OO5V2“一1 = _ = 20000.0052, 20NSl所以，该电路输入二进制数字量的位数N应是口。8-4已知某DAC电路输入10位二进制数.最大满度输出电压fm =5V,试求分辨率和最小 分辨电压。 = !o. =o.%其分辨率为2,0-l 1023因为最大满度输出电压为5 V ,所以，10位DAC能分辨的最小电压为：VLSB = 5× -i =5× ! O.OO5V = 5mV21° - 11023&5设VREr=+5 V ,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

5、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：VkPP RfVPrr528-D=-×,27-248v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：IlO = -ioRt =-D = -D =×129 -2.52V28y 2'R28256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：VRFF RfVPrr5-D=-Z)=-×243 -475v288-6在AD752O电路中，若VDD=IOVt输入十

6、位二进制数为（IOllOIOl0I）2 t试求：1）英输出模拟电流O为何值（已知R = 10k） 2）当R： =R = 10k时，外接运放A后，输出电压应为何值解：D其输岀模拟电流,为Vr1 7*?气 =D = （512 +128 + 64 +16 + 4 + 1） = = a0.708?AR2H） 102,°10242）当Rf=R = Wg时，外接运放A后，输岀电压应为IiO =-i°Rf =-0.708×10 = -7.08V8-7用DAC0832和4位二进制汁数器74LS161,设汁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VRE

7、J：,并画岀电路图。解:要求设汁的阶梯波脉冲有25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=I6*=-8Ve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疑输出。它们之间的关系 如下所示% = -¥（Q ×27+2×26+×25÷Q） X24 = （40 + 40 + Q + 05Q° 8-8某8位D/A转换器，试问：2）若最小输岀电压增量为V ,当输入二进制OIOOlIOI时，输岀电压位多少伏2）

8、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,则该D/A转换器能否使用Fl-I解：1）最小输出电压增量为V, KPwomin = V,则输出电压Wo =UOmin ×× 2ir-l当输入二进制码OIOOlIOl时输出电压"o = 0.02 × 77 = 1.54 V2）分辨率用百分数表示为经唾×100% =MOmaX0.020.02 X 255XloO % = 0.39%3）不能。8-9已知10位R-2R倒T型电阻网络DAC fi<J Rv=R, Vreh=IOV.试分别求岀数字量为OOOOOOOOOI和11时，输出电压

9、Uo o解：输入数字量为OOOOOOOOOI时的输出电压: V , = = 0.0049V"n In21()输入数字量为11时的输出电压为：maX =羔x34995V8-10如图图8-20所示电路为由AD7520和讣数器74LS161组成的波形发生电路。已知Vrejz=-IOV,试画出输出电压叫的波形，并标岀波形图上各点电压的幅度。+10VUO图820图题由图可知，74LS161组成的十六进制汁数器，其输出在时钟CLK作用下，从OoooIlll循环输出，故AD7520的?£也从OOoO循环输入。当厶、氐、d1 .仇分别为4其他位为O时，有九=1时，"o=5V:心T

10、时，心乞心=1时，"o=:时，"o=,由此可以画出 "。波形如下图所示。9375HLO5 52.QTTTTTIfmT TTTmul m nul TrmJIJJIJilI-1丄丄丄丄18-11设VREF =3V,当ADC0809的输岀分别为80H和FOH时，求ADC0809的输入电压max由 QK = WImaX× Wl255X HIV1REF 可知255当 DX 二80H二时,128 =二 X Ul,得到 MI = 2.5V : 5V当 Z)X=FFH=时，240=二得到Ul =4.7V :5V 118-12已知在逐次渐近型A/D转换器中的10位D/A转

11、换器的最大输出电压 VomaX = I4.322 V ,时钟频率fc =IMHZo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）求转换的数字输岀状态因苴D/A转换器的最大输出电压Womax已知，而且知道此DAC为10位，故苴最低位为 r”时输出为¼min = 122v = 0.014V2l0-lOmnl 2旳 _ 故当输入电压"I =9.45 V时的数字输出状态为9.45V0.014V= (675)Io=(IOIOIOOOl I)2即 9O=Il2）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©

12、;的大小，其最后的数字输岀状态都必须在第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 = ( + 2) = (10 + 2) × !_ S = 12 sfcIxlO68-13某8位ADC输入电压范囤为0+ 10V,当输入电压为V和V时，其输岀二进制数各 是多少该ADC能分辨的最小电压变化量为多少mV解：因为W=严N=*2"=p2"V REF6= 2×369 = 1 107v REF1 REF所以，当输入电压为V时，Z =×28 =0.448×256l 14.7 115 (采用四舍五入法)

13、- 10转换成二进制数为OIlIOOlIo当输入电压为V时，7 R1Nr = ×28 = 0.78Ix256 199.9 200 (采用四舍五入法) 10转换成二进制数为。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NI=(1999) 10 (2000) 10t时钟脉冲频率c =IOKHZ,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7V2 =(369)io,基准电压-匕许=-6U,此时输入电压心有多大解：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7I的二倍，而= NTC (式中，N为时钟脉冲的周期，N为计数器的最大容量九因为TC = yf=

14、OAmS ,所以完成一次转换最长需要的时间max= 2T = 2NTc =2× 2000 × 0.1 = 400,0.4S因为2=B = NJc,所以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TV2 =（369）10, 基准电压一叫“ =-6V ,此时输入电压心为伏。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 =IOkHz, UREF = 10 V。1）计算第一次积分的时间；2）计算“尸V时,转换完成后,计数器的状态;3）计算"严V时，转换完成后，计数器的状态。解：1）第一次积分时间Tl = NTC （式中，7；为时钟脉冲的周期，N为计数器的最大容呈:）。所以，TI =NTC =2s-= 256×丄= 25.6S°JC1°2）因