第11章数模与模数转换器习题与参考答
案
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
第11章 数模与模数转换器 习题与参考答案
【题11-1】 反相运算放大器如图题11-1所示，其输入电压为10mV ，试计算其输出电压V O 。
图题11-1
解：输出电压为：
mV mV V R R V IN F
O 10010101
=?=-
=
【题11-2】 同相运算放大器如图题11-2所示，其输入电压为10 mV ，试计算其输出电压V O 。
图题11-2
解：mV mV V R R V IN F
O 110101111
=?=+
=）（ 【题11-3】 图题11-3所示的是权电阻D/A 转换器与其输入数字信号列表，若数字1代表5V ，数字0代表0V ，试计算D/A 转换器输出电压V O 。
图题11-3
D 3 D 2 D 1 D 0 V O 0 0 0 1 －0.625V
0 0 1 1 －0.625V －1.25V=1.875 0 1 0 0 －2.5V
0 1 0 1 －0.625V －2.5V=3.125V
1 1 0 －2.5V －1.25=3.75
0 1 1 1 －0.625V － 2.5V
－
1.25=4.375V 1
5V
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
【题11-4】 试计算图题11-4所示电路的输出电压V O 。
图题11-4
解：由图可知，D 3~D 0=0101
因此输出电压为：V V
V
V O 5625.1516
50101
2
54===）（
【题11-5】 8位输出电压型R/2R 电阻网络D/A 转换器的参考电压为5V ，若数字输入为10011001，该转换器输出电压V O 是多少？
解：V V
V
V O 988.2153256
510011001
2
58≈==）（
【题11-6】 试计算图题11-6所示电路的输出电压V O 。
图题11-6
解：V V
V D D V V n n REF O 5625.151********~24
==-=-
=）（）（
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
【题11-7】 试分析图题11-7所示电路的工作原理。若是输入电压V IN =7.5V ，D 3～D 0是多少？
.
.
...
图题11-7
解：D3=1时，V V V O 622123
4
==，D3=0时，V O =0。 D2=1时，V V V O 322122
4
==，D2=0时，V O =0。 D1=1时，V V V O 5.122121
4
==
，D1=0时，V O =0。 D0=1时，V V V O 75.022120
4
==
，D0=0时，V O =0 由此可知：输入电压为7.5V ，D3~D0=1101，这时V O =6V+1.5V+0.75V=8.25V ，大于输入电压V IN =7.5V ，比较器输出低电平，使与非门74LS00封锁时钟脉冲CLK ，74LS293停止计数。
【题11-8】 满度电压为5V 的8位D/A 转换器，其台阶电压是多少？分辨率是多少？
解：台阶电压为mV mV V STEP 5.192/50008== 分辨率为：%39.00039.05000/5.195000/===mV V STEP
【题11-9】 若是分辨率要求小于1%，至少要多少位D/A 转换器？
解：1%=1/100>1/2n ，有2n >100
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
可知n 应该大于等于7，因此D/A 转换器的位数至少7位。
【题11-10】 解释什么是D/A 转换器的偏移误差？偏移误差可消除吗？
解：偏移误差是D/A 转换器输入数字为0时，输出电压不为0，输出电压的大小就是偏移误差，偏移误差可以用在输出电压上叠加电压的方法消除。
【题11-11】 如果D/A 转换器的参考电源发生了变化，将引起哪种误差？
解：引起增益误差。
【题11-12】 如果D/A 转换器0832的输入数字为AF （16），参考电压为5V ，其输出电流I OUT1是多少？
解：mA k V AF k V I REF OUT 2278.0256
17515525615161≈Ω=Ω=）
（
【题11-13】 在学过的几种A/D 转换器中，哪种转换速度快？哪种转换位数多？
解：并联A/D 转换速度最快，Δ－Σ位数最多。
【题11-14】 逐次比较式A/D 转换器的转换时间与转换位数之间有什么关系？
解：转换时间取决于转换转换位数，若位数为n ，转换时钟周期为T C ，则最小转换时间是nT C 。
【题11-15】 某10位A/D 转换器的参考电压为4.096V ，该转换器能区分的输入模拟信号最小变化量为多少？分辨率是多少？
解：最小变化量是4mV ，分辨率是1/1024=0.097%
【题11-16】 A/D 转换器的采样频率与输入信号频率之间应该满足什么关系？
解：按照采样定理，采样频率至少是输入信号最高有效频率的2倍。
【题11-17】 采样/保持电路的作用是什么？
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
解：采样保持电路可以在A/D 转换期间保持输入A/D 转换器的电压稳定，减小转换误差。
【题11-18】 如何采用一个A/D 转换器实现多路模拟量转换？
解：可以采用多路转换器，就是采用模拟开关选择A/D 转换器的输入信号。
【题11-19】 A/D 转换器0809的输入电压与输出数字之间，具有什么关系？
解：IN REF REF REF 256V V
N V V -+--=-（）（）（）
【题11-20】 试用D/A 转换器0832与计数器74LS161组成10个台阶的阶梯电压发生器，要求画出完整原理图。（从0V 不断升高，每次升高一个台阶，在最高电压处返回0V 后，再重复升高过程的电压波形就是阶梯电压）
解：根据题意有原理图如下。
.
.
..
.
*【题11-21】 试用A/D 转换器0804组成一个8位A/D 转换电路，输入模拟电压范围为0～5V ，采用2个十六进制显示的共阳数码管显示转换结果，用CPLD 器件MAX7128S 实现、并用Verilog HDL 描述十六进制-7段译码器。要求画出完整电路图与十六进制-7段译码器的Verilog HDL 描述。
第12章习题与参考答案
【题12-1】某数字电路输入端低电平有效，试设计一个按键电路给该数字电路输入端提供信号。
解：
.
V O
.
.
【题12-2】试设计一个输出低电平有效消除抖动的按键电路。
解：
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
R 2
O
.
.
.
.
【题12-3】 试设计一个开关量光耦隔离电路，当某开关闭合时，向数字电路输出高电平有效的信号（数字电路侧电源为+5V ，开关量侧电源为+12V ）。
.
R 1
..
.
【题12-4】 现有74LS160需要外接发光二极管显示其输出端的电平，要求输出高电平使发光二极管亮，试设计该电路（电源为+5V ）。
解：
.
.
.
....
【题12-5】 试设计一个采用74HC595的8位共阳数码管显示电路，由于室内显示，不需要很亮，可以采用74HC595直接驱动（电源为+5V ）。
解：采用74HC595扫描驱动。电路图如下：
.
.
【题12-6】某继电器工作电压12V，工作电流50mA，若采用74LS00门电路输出的有效高电平控制，试设计该继电器驱动电路。
解：
.
.
基极限流电阻R B=（V OH-0.7）/0.4mA=4.3kΩ，选5.1kΩ。这里取
V OH=2.4V，V BE=0.7V
验证：I B=（V OH-0.7）/5.1 kΩ=0.33mA，
I C=I B×β=3.33×180=59mA
由于集电极电流IC大于继电器工作电流，所以可以使三极管饱和。
【题12-7】某继电器工作电压6V，工作电流50mA，若采用74HC04门电路输出的有效高电平控制，试设计光耦隔离电路驱动该继电器（电源为+6V）。
解：
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
.
.
.
TLP521二极管的电流为IF=（VOH-1V ）/330=（4V-1V ）/330≈1mA ，由于TLP521的电流传输比CTR=1~6，若取最小值1，则流过光耦三极管的电流为1mA ，该电流流入9013的基极（忽略电阻R3），使流入9013集电极的临界饱和电流为180mA （β=180），远大于继电器的工作电流50mA ，因此9013可以可靠饱和。
【题12-8】 非门74LS04输出低电平有效，现需要驱动电压为12V 、线圈阻值为300 的继电器，试设计该继电器的驱动电路。
解：继电器工作电流为 12V/300Ω=40mA
.
.
由图，TLP521二极管的电流为IF=（5V-1.5V ）/91=3.5V/360≈1mA ，由于TLP521的电流传输比CTR=1~6，若取最小值1，则流过光耦三极管的电流为1mA ，该电流流入9013的基极（忽略电阻R3），使流入9013集电极的临
界饱和电流为180mA（β=180），远大于继电器的工作电流40mA，因此9013可以可靠饱和。
【题12-9】某共阳数码管中每段都是由4个发光二极管串联构成，若数码管驱动电源为12V，试采用74LS247译码电路设计该数码管的驱动电路（可用ULN2803）。
解：
.
图中，流过数码管中发光二极管电流为：（12V-1.8×4）/240Ω=20mA。
【题12-10】试采用MOC3063设计一个74LS04输出有效高电平驱动交流220V、5A电炉丝负载的电炉。
N .
.
.
.
.
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
【题12-11】试用74LS244、74LS76、74LS247、门电路和三极管设计一个4位共阳数码管扫描显示电路。
解：该例原理图如下：
..
.
.
BCD
BCD
BCD
BCD
.
.
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
第11章 数模与模数转换器 习题与参考答案 【题11-1】 反相运算放大器如图题11-1所示，其输入电压为10mV ，试计算其输出电压V O 。 图题11-1 解：输出电压为： mV mV V R R V IN F O 10010101 =?=-= 【题11-2】 同相运算放大器如图题11-2所示，其输入电压为10 mV ，试计算其输出电压V O 。 图题11-2 解：mV mV V R R V IN F O 110101111 =?=+=）（ 【题11-3】 图题11-3所示的是权电阻D/A 转换器与其输入数字信号列表，若数字1代表5V ，数字0代表0V ，试计算D/A 转换器输出电压V O 。 11-3 【题11-4】 试计算图题11-4所示电路的输出电压V O 。 图题11-4 解：由图可知，D 3~D 0=0101 因此输出电压为：V V V V O 5625.151650101254 === ）（ 【题11-5】 8位输出电压型R/2R 电阻网络D/A 转换器的参考电压为5V ，若数字输入为，该转换器输出电压V O 是多少？
解：V V V V O 988.21532565100110012 58≈== ）（ 【题11-6】 试计算图题11-6所示电路的输出电压V O 。 图题11-6 解：V V V D D V V n n REF O 5625.1516501012 5~240==-=-=）（）（ 【题11-7】 试分析图题11-7所示电路的工作原理。若是输入电压V IN =，D 3～D 0是多少？ 图题11-7 解：D3=1时，V V V O 6221234== ，D3=0时，V O =0。 D2=1时，V V V O 3221224== ，D2=0时，V O =0。 D1=1时，V V V O 5.1221214== ，D1=0时，V O =0。 D0=1时，V V V O 75.0221204 ==，D0=0时，V O =0 由此可知：输入电压为，D3~D0=1101，这时V O =6V++=，大于输入电压V IN =，比较器输出低电平，使与非门74LS00封锁时钟脉冲CLK ，74LS293停止计数。 【题11-8】 满度电压为5V 的8位D/A 转换器，其台阶电压是多少？分辨率是多少？ 解：台阶电压为mV mV V STEP 5.192/50008== 分辨率为：%39.00039.05000/5.195000/===mV V STEP
第八章 数模和模数转换器 一、选择题 1．用二进制码表示指定离散电平的过程称为（ ）。 A．采样 B．量化 C．保持 D．编码 2．将幅值上、时间上离散的阶梯电平统一归并到最邻近的指定电平的过 程称为（ ）。 A．采样 B．量化 C．保持 D．编码 3．不属于 A/D 转换器电路组成部分的电路是（ ）。 A．取样-保持电路 B．量化电路 C．编码电路 D．译码电路 4．常用的 A/D 转换电路是（ ）A/D 转换器。 A．逐次渐进型 B．双积分型 C．并联型 D．V-F 型 5．10 位二进制 A/D 转换器的分辨率是（ ）。 A．1/10 B．1/100 C．1/1023 D．1/1024 6．n 位二进制的 A/D 转换器可分辨出满量程（ ）的输入变化量。 A．1/(2 n +1) B．1/2 n C．1/(2 n -1) D．无法确定 7．双积分 A/D 转换器的转换时间大约在（ ）的范围内。 A．几十纳秒 B．几十微秒 C．几百微秒 D．几十毫秒 8．逐次逼近型 A/D 转换器的转换时间大约在（ ）的范围内。
A．几十纳秒 B．几十微秒 C．几百毫秒 D．几十毫秒 9．在 A/D 转换器中，已知δ是量化单位，若采用“有舍有取”方法划分 量化电平，则量化误差为（ ）δ。 A．1/4 B．1/2 C．1 D．2 10．以下四种转换器，（ ）是 A/D 转换器且转换速度最高。 A．并联比较型 B．双积分型 C．单稳态触发器 D．逐次逼近型 二、判断题 1． 采样是将时间上断续变化的模拟量， 转换成时间上连续变化的模拟量。 （ ） 2．A/D 转换过程中，必然会出现量化误差。（ ） 3．A/D 转换器的二进制的位数越多，量化单位δ越小。（ ） 4．双积分 A/D 转换器转换前要将电容充电。（ ） 5．非线性误差主要由转换网络和运算放大器的非线性引起的。 （ ） 6．在两次采样之间，应将采样的模拟信号暂存起来，并把该模拟信号保 持到下一个脉冲到来之前。（ ） 7．逐次比较型 A/D 转换器的转换速度比并联比较型快。（ ） 8．双积分型 A/D 转换器速度快、精度高。（ ） 三、填空题 1．D/A 转换器是把输入的 转换成与之成比例的 。
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。
9 数模与模数转换器 9.1 D/A 转换器 9.1.1 10位倒T 形电阻网络D/A 转换器如图题9.1.1所示。 （1）试求出输出电压的取值范围。 （2）若要求电路输入数字量为200H 时输出电压v o =5V ，试问V REF 应取何值？ 解：（1）由式（9.1.6）可知，10位D/A 转换器输出电压O v 为 9 1002 2 f REF O i i i R R v R D ==-??∑ 当98D D …0D =00…0时 O v =0 V 当98D D …0D =11…1时，REF O R v R =- ，已知f R R =，所以 O REF v R =- 于是可得到输出电压的取值范围为：0REF V V - 。 （2）根据式（1） 109 21 2 O REF i f i i R v V R D =??=-? ?∑ 将98D D …0D =1000000000代入上式，的REF V =﹣10V 。 9.1.2 在图9.1.8所示的4位权电流D/A 转换器中，已知REF V =6V ，1R =48k Ω，当输入
3210D D D D =1100时，O v =1.5V ，试确定f R 的值。 解：n 位权电流D/A 转换器的输出电压为 1 122 n f i REF O i n i R R v D R -== ??∑ 于是，有 11 022 n O f n i REF i i R v R V D -=??= ??∑ 依题意，已知n=4，REF V =6V ，1R =48k Ω，3210D D D D =1100，O v =1.5V,代入上式得f R =16k Ω。 9.1.5 可编程放大器（数控可变增益放大器）电路如图题9.1.5所示。 （1）推导电路电压放大倍数/V O I A v v =的表达式。 （2）当输入编码为（001H ）和（3FFH ）时，电压放大倍数V A 分别为多少？ （3）试问当输入编码为（000H ）时，运放1A 处于什么状态？ 解：（1）图题9.1.5中运放3A 组成电压增益为﹣1的反相比例放大器，O v =﹣REF V 。AD7533
第九章 数模与模数转换电路 9.1 基本要求 1.熟练掌握D/A 转换器的电路结构及工作原理。 2.了解D/A 转换器的主要技术指标。 3.熟悉A/D 转换器的电路结构和工作原理。 4.了解A/D 转换器的主要技术指标。 9.2 解答示例及解题技巧 9.4 10位倒T 型电阻网络D/A 转换器如图题9.4所示，当R =R f 时： （1）试求输出电压的取值范围； （2）若要求电路输入数字量为200H 时输出电压V O =5V ，试问V REF 应取何值？ 解：（1） i n i n D R R V V 2 2 1 0i 1f R E F o ∑-=-= 当R =R f 时 i i i n i n D V D V V 2 2 22 9 i 10 REF 10 i REF o ∑∑=-=- =- = 当数字量全0时： V o =0V 当数字量全1时： R E F 10 10 REF o 1024 1023)12 (2 V V V - =--= 输出电压的取值范围： 0V ～REF 1024 1023V - （2）(200)H =(1000000000)B =(512)D V 105512 10242 290 i o 10 REF -=?- =- =∑=i i D V V (LS B) (M S B )R R R R f v O 图题9.4
9.5 n 位权电阻D/A 转换器如图题9.5所示。 （1）试推导输出电压v O 与输入数字量之间的关系式； （2）如n=8，V REF =-10V ，当R f =1/8R 时，如输入数码为20H ，试求输出电压值。 O v n-1 n-2 n-3 V R EF 图题9.5 解：（1）00REF 2-n 2 REF 1-n 1 REF ) 2 () 2 ()2 (D R V D R V D R V I n n ?++?+?= --∑ )222 (0 02 2-n 1 1-n R E F D D D R V n n +++=-- i n i D R V 2 1 i R E F ∑-== i n i D R R V R I V 2 1 i f REF f o ∑-=∑- =-= （2）n=8，V REF =-10V ，当R f =1/8R 时， i n i D V 2 8 101 i o ∑-== 将输入数码 (20)H =(32)D 代入上式，得： V o =40V 9.8在图9.2－8所示的4位逐次比较型A/D 转换器中，设V REF =10V ，v I =8.26V ，试画出在时钟脉冲作用下v / O 的波形并写出转换结果。 解：D/A 转换器输出电压 i i i n i n D D V V 2 2 1022 3 i 4 1 i REF ' o ∑∑=-== = 第1个CP 脉冲作用下，D 3 D 2 D 1 D 0=1000，V 581610'o =?= V ，V I =8.26V ，V I >V o ’， 产生比较结果V C =1。此结果将在下一个CP 脉冲作用下存入FF 4，使Q 4=D 3=1。 第2个CP 脉冲作用下，D 3 D 2 D 1 D 0=1100，V 5.7416 10816 10'o =?+ ?= V ，V I =8.26V ， V I >V o ’， 产生比较结果使V C =1。此结果将在下一个CP 脉冲作用下存入FF 3，使Q 3=D 2=1。
1、AD7520为10位倒T型D/A转换器；74LS160为十进制加法计数器，V REF= —10V ,ROM 表如下表要求 <1）写出74LS160地状态转换图<一个循环）； <2）对应CLK脉冲,画出74LS160地一个循环内V O地电压波形<要求标注波形对应地电压值）. A3 A2 A1 A0 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 + 10V
Cl K 2、下图所示电路为用D/A转换器AD7520和同步十进制计数器74LS160组成地波形 发生器电路?已知Vref= —8V,试讨论在CLK时钟作用下，输出V。地变化情况，并画出输出电V。地波形，标出波形图上各点电压地幅值.b5E2RGbCAP Cl K nnnn^
3、 下图所示电路为用 D/A 转换器AD7520和同步十六进制计数器 74LS161组成地波 形发生器电路?已知Vref= — 10V,试画出74LS161地状态转换图，讨论在CLK 时钟作用下 输出V O 地变化情况，并画出输出电V O 地波形，标出波形图上各点电压地幅值 .plEanqFDPw 4、 下图所示电路为用 D/A 转换器AD7520和同步十六进制计数器 74LS161组成地波 形发生器电路?已知Vref= — 10V,试画出74LS161地状态转换图，讨论在CLK 时钟作用下 输出V O 地变化情况，并画出输出电 V O 地波形，标出波形图上各点电压地幅值 .DXDiTa9E3d 74LSI61 LD R D Q EI Q 】Q 】Q .； CLK a CLK >CLK 74LSI61 LD R D n 1 11 da 山 d? 必i 必 d] cl r 0地开1 A MTTI ^REF T " CLK
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. 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。 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= 。 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？
第七章数/模（D/A）和模/数（A/D）转换电路 教学目的：1．掌握权电阻D/A转换器和逐次逼近型A/D转换器的工作原理、特点，输入与输出之间的关系 2．了解影响精度及速度的因素 3．了解D/A转换器典型芯DAC0832的特点及应用。 4. 了解A/D转换器典型芯ADC0809的特点及应用 教学重点：倒T型电阻网络D/A转换器的工作原理； A/D转换的一般步骤； 逐次逼近型A/D转换器的工作原理。 教学难点：D/A转换器的工作原理；A/D转换器内部电路结构、工作原理 教学方法：教学过程采用理论讲解方式。 学时分配：4学时 教学内容： D/A转换器及A/D转换器的种类很多，本章介绍常用的权电阻网络D/A转换器，倒T 型电阻网络D/A转换器等几种类型；逐次逼近型A/D转换器，双积分型A/D转换器。并介绍了D/A转换器和A/D转换器的技术指标及应用。 第一节数/模转换器DAC 一、数/模转换器的基本概念 把数字信号转换为模拟信号称为数－模转换，简称D/A（Digital to Analog）转换，实现D/A转换的电路称为D/A转换器，或写为DAC（Digital –Analog Converter）。 随着计算机技术的迅猛发展，人类从事的许多工作，从工业生产的过程控制、生物工程到企业管理、办公自动化、家用电器等等各行各业，几乎都要借助于数字计算机来完成。但是，计算机是一种数字系统，它只能接收、处理和输出数字信号，而数字系统输出的数字量必须还原成相应的模拟量，才能实现对模拟系统的控制。数－模转换是数字电子技术中非常重要的组成部分。 把模拟信号转换为数字信号称为模－数转换，简称A/D（Analog to Digital）转换；。实现A/D转换的电路称为A/D转换器，或写为ADC（Analog–Digital Converter）；。D/A 及A/D转换在自动控制和自动检测等系统中应用非常广泛。 D/A转换器及A/D转换器的种类很多，这里主要介绍常用的权电阻网络D/A转换器，倒T型电阻网络D/A转换器。
第8章数模与模数转换 随着科学技术的迅速发展，尤其是在自动控制、自动检测通信等领域中，广泛采用数字电子计算机处理各种模拟信号，这样，必须先把这些模拟信号转换成相应的数字信号，计算机系统才能进行分析、处理，处理后的数字信号还需再转换为模拟信号才能实现对执行机构的控制。从模拟信号到数字信号的转换称为模—数转换，简写为A/D。把能完成A/D转换功能的电路称为模数转换器，简称为ADC（Analog to Digital Converter）。从数字信号到模拟信号的转换称为数—模转换，简写为D/A，把能完成D/A转换功能的电路称为数模转换器，简称DAC（Digital to Analog Converter）。模拟信号和数字信号之间的转换可用图8-1所示，由此可见，ADC和DAC就是连接模拟系统和数字系统的“桥梁”—接口电路。 图8-1 模拟信号与数字信号的转换过程 8.1 数模转换 数模转换的基本思想是，把数字量中的每一位代码按对应权的大小转换成相应的模拟量，这些模拟量之和与数字量成正比。 数模转换器由输入寄存器、电子模拟开关、解码网络、基准电压源和求和电路组成，其组成的方框图如图8-2所示。 图8-2 DAC构成框图 DAC电路的工作过程为：数字量以并行或串行方式输入并存储在输入寄存器中，寄存器输出的每位数码驱动对应数位上的电子模拟开关，解码网络就能获得相应的模拟量，再将这些模拟量送到求和电路相加即得到与数字量相对应的模拟量。 数模转换器按解码网络结构分为T形及倒T形电阻网络D/A转换器，权电阻网络D/A 转换器，权电流D/A转换器等。按模拟开关电路的不同可分为CMOS开关型和双极开关型D/A转换器，下面介绍常见的两种即倒T形电阻网络型和权电流型D/A转换器。 8.1.1 倒T形电阻网络D/A转换器
第11章数模与模数转换器习题与参考答 案
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 第11章 数模与模数转换器 习题与参考答案 【题11-1】 反相运算放大器如图题11-1所示，其输入电压为10mV ，试计算其输出电压V O 。 图题11-1 解：输出电压为： mV mV V R R V IN F O 10010101 =?=- = 【题11-2】 同相运算放大器如图题11-2所示，其输入电压为10 mV ，试计算其输出电压V O 。 图题11-2 解：mV mV V R R V IN F O 110101111 =?=+ =）（ 【题11-3】 图题11-3所示的是权电阻D/A 转换器与其输入数字信号列表，若数字1代表5V ，数字0代表0V ，试计算D/A 转换器输出电压V O 。 图题11-3 D 3 D 2 D 1 D 0 V O 0 0 0 1 －0.625V 0 0 1 1 －0.625V －1.25V=1.875 0 1 0 0 －2.5V 0 1 0 1 －0.625V －2.5V=3.125V 1 1 0 －2.5V －1.25=3.75 0 1 1 1 －0.625V － 2.5V － 1.25=4.375V 1 5V
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 【题11-4】 试计算图题11-4所示电路的输出电压V O 。 图题11-4 解：由图可知，D 3~D 0=0101 因此输出电压为：V V V V O 5625.1516 50101 2 54===）（ 【题11-5】 8位输出电压型R/2R 电阻网络D/A 转换器的参考电压为5V ，若数字输入为10011001，该转换器输出电压V O 是多少？ 解：V V V V O 988.2153256 510011001 2 58≈==）（ 【题11-6】 试计算图题11-6所示电路的输出电压V O 。 图题11-6 解：V V V D D V V n n REF O 5625.151********~24 ==-=- =）（）（
自我检测题 1．就实质而言，D/A 转换器类似于译码器，A/D 转换器类似于编码器。 2．电压比较器相当于1位A/D 转换器。 3．A/D 转换的过程可分为 采样 、保持、量化、编码4个步骤。 4．就逐次逼近型和双积分型两种A/D 转换器而言， 双积分型 的抗干扰能力强， 逐次逼近型 的转换速度快。 5．A/D 6．8位D/A 转换器当输入数字量只有最低位为1时，输出电压为0.02V ，若输入数字量只有最高位为1时，则输出电压为 V 。 A ．0.039 B ．2.56 C ．1.27 D ．都不是 7．D/A 转换器的主要参数有 、转换精度和转换速度。 A ．分辨率 B ．输入电阻 C ．输出电阻 D ．参考电压 8．图T7.8所示R-2R 网络型D/A 转换器的转换公式为 。 图T7.8 A ．∑=?- =3 03 REF o 2 2 i i i D V v B ．∑=?- =3 04 REF o 2 232i i i D V v D ．∑=?= 3 4 REF o 2 2 i i i D V v 9．D/A 转换器可能存在哪几种转换误差？试分析误差的特点及其产生误差的原 因。 解：D/A 转换器的转换误差是一个综合性的静态性能指标，通常以偏移误差、增益误差、非线性误差等内容来描述转换误差。 偏移误差是指D/A 转换器输出模拟量的实际起始数值与理想起始数值之差。 增益误差是指实际转换特性曲线的斜率与理想特性曲线的斜率的偏差。 D/A 转换器实际的包络线与两端点间的直线比较仍可能存在误差，这种误差称为非线性误差。 10．比较权电阻型、R -2R 网络型、权电流型等D/A 转换器的特点，结合制造工艺、转换的精度和转换的速度等方面比较。 解：权电阻型D/A 转换器的精度取决于权电阻精度和外接参考电源精度。由于其阻值范围太宽，很难保证每个电阻均有很高精度，因此在集成D/A 转换器中很少采用。 R -2R 网络型D/A 转换器电阻网络中只有R 和2R 两种阻值的电阻，且比值为2。虽然集成电路技术制造的电阻值精度不高，但可以较精确地控制不同电阻之间的比值，从而使R -2R 网络型D/A 转换器获得较高精度。 权电流型D/A 转换器可以消除模拟开关导通电阻产生的影响。同时可获得较高的转换速度。 11．Σ－Δ模／数（A ／D ）中包括哪些主要部分？它们各起什么作用？
第11章数模与模数转换器习题与参考答案 【题11-1】 反相运算放大器如图题 11-1所示，其输入电压为 10mV ，试计算其输岀电压 V O 。 解：输出电压为: V O 計" 10 10mV 100mV 【题11-2】 同相运算放大器如图题 11-2所示，其输入电压为 10 mV ,试计算其输岀电压 V O 解：V O (1 ) % 11 10mV 110mV & 【题11-3】图题11-3所示的是权电阻 D/A 转换器与其输入数字信号列表， 若数字1代表 5V ，数字0代表0V ，试计算D/A 转换器输岀电压 V O 。 图题 11- 3 D 3 D 2 D 1 D 0 V O 0 0 0 1 —0.625V 0 0 1 1 —0.625V — 1.25V=1.875 0 1 0 0 —2.5V 0 1 0 1 —0.625V — 2.5V=3.125V 0 1 1 0 —2.5V — 1.25=3.75 0 1 1 1 —0.625V — 2.5V — 1.25=4.375V 1 0 0 0 5V 20 kQ 图题11- 1 图题11- 2
【题11-4】试计算图题11-4所示电路的输岀电压V O。 ? J-1 Q- 图题11- 4 解：由图可知，D3~D O=O1O1 【题11-5】8位输岀电压型R/2R电阻网络D/A转换器的参考电压为5V，若数字输入为10011001，该转换器输岀电压V O是多少？ 5V 5V 解：V O(10011001) 153 2.988V 28256 杆V RE F时时 解：V O唾(D n ~ D0) 7^(0101) 5 1.5625V 2n2416 因此输出电压为：V O5^4^(0101) 24 5V 5 1.5625V 16 【题11-6】试计算图题11-6所示电路的输岀电压V O。 图题11- 6
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. 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。 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= 。 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 ，