模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器習(xí)題解答

1、復(fù)習(xí)思考題8-1 常見的D/A轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)有哪些類型？它們各有什么特點？答：目前常用的有權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器、倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器、權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器和權(quán)電容網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器等。權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)簡單，所用的元件數(shù)較少，但電阻阻值相差太大，精度不夠高。倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器克服了阻值相差太大的缺點，但模擬開關(guān)存在導(dǎo)通電阻，容易引起誤差。權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器采用恒流源電路，不受模擬開關(guān)導(dǎo)通電阻的影響，但是電路較為復(fù)雜。8-2 D/A轉(zhuǎn)換器的輸出量是與輸入量一定相等嗎？答：一般情況下是不相等的，因為在轉(zhuǎn)換的時候存在這樣或那樣的誤差。8-3 權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器中的電阻值

2、有什么關(guān)系？答：權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器中電阻值的選擇應(yīng)遵循一定原則：流過各電阻支路的電流Ii和對應(yīng)Di位的權(quán)值成正比。例如，對四位權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器來說，數(shù)碼最高位D3，其權(quán)值為23，驅(qū)動開關(guān)S3連接的電阻R3=23-3=20R；最低位D0對應(yīng)的驅(qū)動開關(guān)為S0，它連接的權(quán)電阻為R0=23-0=23R。因此，對于任意位Di，其權(quán)值為2i，驅(qū)動開關(guān)Si，連接的權(quán)電阻值為Ri=2n-1-iR，即位權(quán)越大,對應(yīng)的權(quán)電阻值就越小。 8-4 影響倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度的因素有哪些？答：首先，網(wǎng)絡(luò)中兩種電阻R和2R要保證嚴格的2倍關(guān)系。其次，模擬開關(guān)存在導(dǎo)通電阻，為了保證支路的電流大小關(guān)系，

3、模擬開關(guān)導(dǎo)通電阻也要按照相應(yīng)的2的整數(shù)倍關(guān)系遞增或遞減。在實際生產(chǎn)過程中，模擬開關(guān)導(dǎo)通電阻很難做到這一點。8-5 D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率與A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率有何區(qū)別?答：D/A轉(zhuǎn)換器分辨率：表示D/A轉(zhuǎn)換器對輸入微小量變化的感應(yīng)程度，是理論上可以達到的精度。其定義是指輸入數(shù)字量最低有效位為1時，對應(yīng)輸出可分辨的電壓變化量U與最大輸出電壓Um之比。A/D轉(zhuǎn)換器分辨率：表示A/D轉(zhuǎn)換器在理論上能夠達到的精度，以輸出二進制(或十進制)數(shù)的位數(shù)表示，它描述對輸入信號的分辨能力。8-6 A/D轉(zhuǎn)換器抽樣后得到的信號是模擬信號還是數(shù)字信號？答：A/D轉(zhuǎn)換器抽樣后得到的信號是模擬信號。8-7 A/D轉(zhuǎn)換器量

4、化電平與轉(zhuǎn)換精度有關(guān)系嗎？答：有關(guān)。量化電平可以產(chǎn)生量化誤差，量化電平的大小以及量化的方法對轉(zhuǎn)換精度會產(chǎn)生一定影響。8-8 直接A/D轉(zhuǎn)換器與間接A/D轉(zhuǎn)換器各有什么優(yōu)缺點？舉例說明。答：直接A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度快、轉(zhuǎn)換精度不高。直接A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度低、轉(zhuǎn)換精度較高。習(xí) 題8-1 在圖8.3所示的4位權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器中，若參考電壓UREF6V，求當(dāng)輸入數(shù)字量D3D2D1D0 =1001時，輸出的模擬電壓為多少？解：根據(jù)權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器計算公式，可得：8-2 在圖8.5所示的4位倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器中，若參考電壓UREF6V，RF=R，求當(dāng)輸入數(shù)字量D3D2D1D0 =10

5、11時，輸出的模擬電壓為多少？ 解：根據(jù)倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器計算公式，可得：8-3 與權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器相比，倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器有何優(yōu)點？解：權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器電路的缺點是各個電阻的阻值相差很大，特別是輸入的數(shù)字信號位數(shù)較多時。這就帶來兩個問題：一是集成電路不易集成大電阻，二是在很大的阻值范圍內(nèi)保證每個電阻有一定精度比較困難。倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器中只有兩種電阻R和2R，阻值變化范圍小，容易保證精度和適用集成電路制作。8-4在圖8.5所示的4位倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器中，若參考電壓UREF16V，RF=R，為保證UREF波動所引起的誤差小于1/2LSB，則UREF容

6、許的變化量最大為多少？解：首先計算1/2LSB對應(yīng)的電壓為：當(dāng)輸入全為1時，UREF波動所引起的誤差最大，為：有： 8-5 已知某D/A轉(zhuǎn)換器，最小分辨電壓為6毫伏，滿刻度輸出電壓為12V，試求該電路輸入數(shù)字量的位數(shù)應(yīng)是多少？基準電壓應(yīng)是多少？解：D/A轉(zhuǎn)換器輸出電壓表達式：由題意可知：解方程可得輸入數(shù)字量的位數(shù)為11，基準電壓為12伏。8-6 在圖8.22所示的3位并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器中，若參考電壓為12V，求當(dāng)輸入電壓分別為7.2V和5.9V時輸出為多少？最大誤差為多少？解：當(dāng)輸入電壓為7.2V時：查表可得輸出為101，誤差為0.3伏。當(dāng)輸入電壓為5.9V時：查表可得輸出為100，誤差為

7、0.1伏。8-7 一個8位逐次漸進型A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換單位為1mV(00000001所表示的模擬電壓值)，當(dāng)輸入模擬電壓Ui=152mV時,輸出為多？解：查表可得輸出為10011000。8-8 在圖8.23所示的逐次漸近型A/D轉(zhuǎn)換器中，若輸出的數(shù)字量為10位二進制數(shù)，時鐘頻率為1MHZ，則完成一次轉(zhuǎn)換的最長時間是多少？，如果要求轉(zhuǎn)換時間不得大于10微秒，那么時鐘信號頻率應(yīng)選多少？解： 逐次漸近型A/D轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需要的最長時間為n2個時鐘信號的周期，所以轉(zhuǎn)換時間為：如果要求轉(zhuǎn)換時間不得大于10微秒，那么時鐘信號頻率應(yīng)為：8-9 在圖8.24所示的雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器中，若計數(shù)器為8位

8、二進制，時鐘頻率為1MHZ，則完成一次轉(zhuǎn)換的最長時間是多少？解：完成一次轉(zhuǎn)換的最長時間為：8-10 在圖8.24所示的雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器中，若計數(shù)器為8位二進制，計數(shù)器時鐘頻率f為10kHZ，積分器R=100k,C=1F，輸入電壓范圍UI為05V。求(1) 第一次積分時間T1？(2) 積分器輸出電壓范圍？(3) 當(dāng)參考電壓為8V時，若計數(shù)器數(shù)值為01110011時，輸入電壓為多少？解：(1) 第一次積分時間為：(2) 積分器輸出電壓最大為0伏，最小為：輸出電壓范圍為1.280伏。(3) 當(dāng)參考電壓為8V時，若計數(shù)器數(shù)值為01110011時，可得：8-11在圖8.30所示電路是由CB7520組成的雙極限D(zhuǎn)/A轉(zhuǎn)換器，CB7520是10位倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器。電阻R10k。為了得到±5V的最大輸出模擬電壓，在RB=20k時，VR