第8章-数模和模数转换习题解答

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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REFV提供电流为 b 。

A. RV10REF2 B. RV10REF22 C. RVREF D. RVi)2(REF

2）权电阻网络DAC电路最小输出电压是 b 。

A. LSB21V B. LSBV C. MSBV D. MSB21V

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max=

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max=

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。

推荐精选 8-3 要求某DAC电路输出的最小分辨电压LSBV约为5mＶ，最大满度输出电压mU=10Ｖ，试求该电路输入二进制数字量的位数Ｎ应是多少？

解： VVLSB005.010231101211010

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mU=5Ｖ，试求分辨率和最小分辨电压。

解：其分辨率为0.1%001.01023112110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：

mVVVLSB5005.0102315121510

8-5 设REFV=+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：

VDVDRRVRiuREFfREFfoo48.212725652288

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：

VDVDRRVRiuREFfREFfoo52.212925652288

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：

VDVDRRVRiuREFfREFfoo75.424325652288

8-6 在AD7520电路中，若DDV=10Ｖ，输入十位二进制数为()10110101012，

推荐精选 试求：1）其输出模拟电流oi为何值（已知kΩ10R）？

2）当kΩ10FRR时，外接运放Ａ后，输出电压应为何值？

解：1）其输出模拟电流oi为

oiVRDREF210mA708.01024725)141664128512(2101010

2）当kRRf10时，外接运放Ａ后，输出电压应为

fooRiuV08.710708.0

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REFV，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(28QQQQQQQQuO

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Ominu=0.02Ｖ，则输出电压iniiODuu211Omin

当输入二进制码01001101时输出电压54.17702.0OuＶ

2）分辨率用百分数表示为%39.0%10025502.002.0%100OmaxOminuu

3）不能。

8-9 已知10位R-2R倒T型电阻网络DAC的RRF，REFV=10V，试分别求出数字量为0000000001和1111111111时，输出电压ou。

推荐精选 解：输入数字量为0000000001时的输出电压：

VRRVVo0049.0210FREFmin 输入数字量为1111111111时的输出电压为：

VRRVVFREFo995.41023210max

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VV10REF，试画出输出电压ou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03dd～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，Ou=5V；8d=1时，Ou=2.5V；7d=1时，Ou=1.25V；6d=1时，Ou=0.625V，由此可以画出Ou波形如下图所示。

8-11 设5REFVV，当ADC0809的输出分别为80H和F0H时，求ADC0809的输入电压

推荐精选 21iiuu和。

解：

由xD=IREFIImaxmax255uVuuD可知

当xD=80H=10000000时，128IV5255u，得到V5.2Iu；

当xD=FFH=11110000时，240IV5255u，得到V7.4I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V322.14OmaxV，时钟频率ZMH1Cf。当输入电压V45.9I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Omaxu已知，而且知道此DAC为10位，故其最低位为“1”时输出为

V014.01214.322V1210maxOminnOVu

故当输入电压V45.9Iu时的数字输出状态为

210)1010100011()675(V014.09.45V

即09dd～=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Iu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

μs121011)210(1)2(6sfntC

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mＶ？

解：因为NVuNREFi2nREFiVu2nREFiVu2

所以，当输入电压为4.48Ｖ时，

推荐精选 1157.114256448.021048.482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，

2009.199256781.021081.782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N1101019992000()()，时钟脉冲频率10CfKHZ，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N210369()，基准电压VVREF6，此时输入电压iu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T1的二倍，而CNTT1（式中，TC为时钟脉冲的周期，Ｎ为计数器的最大容量）。

因为mSfTcC1.01011，所以完成一次转换最长需要的时间

SmSNTTTC4.04001.020002221max

因为CREFiTNVuT2，TNTC22，所以

NVuNREFi2

VNNVuREFi107.1369200062

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VVREF6，此时输入电压iu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ZkH10Cf，10REFVV。

1）计算第一次积分的时间；

2）计算iu=3.75Ｖ时，转换完成后，计数器的状态；

3）计算iu=2.5Ｖ时，转换完成后，计数器的状态。