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REF V 提供电流为 b 。
A. R V 10REF 2
B. R
V 10REF 22? C. R V REF D. R V i )2(REF ∑ 2)权电阻网络DAC 电路最小输出电压是 b 。
A. LSB 21V
B. LSB V
C. MSB V
D. MSB 2
1V 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m ax ε= 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m ax ε= 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LSB V 约为5m V,最大满度输出电压m U =10V,试求该电路输入二进制数字量的位数N应是多少?
解: V V LSB 005.010231101211010≈?=-?=
2000005.01012==-N
20002≈N
11≈N
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m U =5V,试求分辨率和最小分辨电压。
解:其分辨率为0.1%=≈=-001.010********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:
mV V V LSB 5005.0102315121510=≈?=-?=
8-5 设REF V =+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:
V D V D R R V R i u REF f
REF f o o 48.21272565228
8-≈?-=?-=???-=-= 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:
V D V D R R V R i u REF f
REF f o o 52.212925652
288-≈?-=?-=???-=-= 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:
V D V D R R V R i u REF f REF f o o 75.424325652
288-≈?-=?-=???-
=-=
8-6 在AD7520电路中,若DD V =10V,输入十位二进制数为()1011010101
2,
试求:1)其输出模拟电流o i 为何值(已知k Ω10=R )?
2)当k Ω10F ==R R 时,外接运放A后,输出电压应为何值?
解:1)其输出模拟电流o i 为
o i =??V R D REF 210mA 708.01024725)141664128512(2
101010≈=+++++??= 2)当Ω==k R R f 10时,外接运放A后,输出电压应为
f o o R i u -=V 08.710708.0-=?-=
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REF V ,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
01234051627385.044(2222(2
8Q Q Q Q Q Q Q Q u O +++=?+?+?+?--=
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Omin u =0.02V,则输出电压i n i i O D u u 21
1Omin ??=∑-=
当输入二进制码01001101时输出电压54.17702.0=?=O u V
2)分辨率用百分数表示为
%39.0%100255
02.002.0%100Omax Omin =??=?u u 3)不能。
8-9 已知10位R-2R 倒T 型电阻网络DAC 的R R =F ,REF V =10V ,试分别求出数字量为0000000001和1111111111时,输出电压o u 。
解:输入数字量为0000000001时的输出电压:
V R R V V o 0049.0210F REF min ==
输入数字量为1111111111时的输出电压为: V R R V V F REF o 995.41023210max =?=
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V V 10REF -=,试画出输出电压o u 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03d d ~也从0000~1111循环输入。
当9d 、8d 、7d 、6d 分别为1,其他位为0时,有
19=d 时,O u =5V ;8d =1时,O u =2.5V ;7d =1时,O u =1.25V ;6d =1时,O u =0.625V ,由此可以画出O u 波形如下图所示。
8-11 设5REF =V V ,当ADC0809的输出分别为80H 和F0H 时,求ADC0809的输入电压
21i i u u 和。
解:
由x D =I REF I Imax max 255u V u u D ?=?可知
当x D =80H=10000000时,128I V
5255u ?=
,得到V 5.2I =u ; 当x D =FFH=11110000时,240I V 5255u ?=,得到V 7.4I =u ;
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V 322.14Omax =V ,时钟频率Z MH 1=C f 。当输入电压V 45.9I =u 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Omax u 已知,而且知道此DAC 为10位,故其最低位为“1”时输出为
V 014.01
214.322V 1210max Omin =-=-=n O V u 故当输入电压V 45.9I =u 时的数字输出状态为
210)1010100011()675(V
014.09.45V == 即09d d ~=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I u 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
μs 1210
11)210(1)2(6=??+=+=s f n t C
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m V? 解:因为N V u N REF i ?=2n REF i V u 2?=n REF
i V u 2?= 所以,当输入电压为4.48V时,
1157.114256448.0210
48.482≈≈?=?=N (采用四舍五入法) 转换成二进制数为01110011。
当输入电压为7.81V时,
2009.199256781.0210
81.782≈≈?=?=N (采用四舍五入法) 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N 1101019992000=≈()(),时钟脉冲频率10=C f KHZ ,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N 210369=(),基准电压V V REF 6-=-,此时输入电压i u 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T 1的二倍,而C NT T =1(式中,T C 为时钟脉冲的周期,N为计数器的最大容量)。 因为mS f T c C 1.010
11===,所以完成一次转换最长需要的时间 S mS NT T T C 4.04001.020002221max ==??===
因为C REF
i T N V u T ??=2,T N T C 22=,所以 N V u N REF
i ?=2 V N N V u REF i 107.13692000
62=?=?= 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
102)369(=N ,基准电压V V REF 6-=-,此时输入电压i u 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Z kH 10=C f ,10REF -=-V V 。
1)计算第一次积分的时间;
2)计算i u =3.75V时,转换完成后,计数器的状态;
3)计算i u =2.5V时,转换完成后,计数器的状态。
解:1)第一次积分时间C NT T =1(式中,C T 为时钟脉冲的周期,N为计数器的最大容量)。所以,mS f NT T C C 6.2510
12561281=?=?==。 2)因为N V u N REF i ?=2n REF i V u 2?=n REF
i V u 2?=,所以当i u =3.75V时,转换完成后,计数器的状态为:
96256375.0210
75.3282=?=?=?=n REF i V u N 转换成二进制数为01100000。
3)当i u =3.75V时,转换完成后,计数器的状态为:
6425625.0210
5.2282=?=?=?=n REF i V u N 转换成二进制数为01000000。
(注:可编辑下载,若有不当之处,请指正,谢谢!)