數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)第3版(上冊)課后習(xí)題答案-馬明建

數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)第3版(上冊)課后習(xí)題答案--馬明建第一頁，共42頁。第2章習(xí)題與思考題2-2.

試說明為什么在實際采樣中，不能完全滿足采樣定理所規(guī)定的不失真條件？解：當(dāng)時，模擬信號的采樣值為只有在時，xS(nTS)與x(t)的幅值才相同。若模擬信號為但在工程上很難做到。第二頁，共42頁。2-3.

對某種模擬信號x(t)，采樣時間間隔TS分別為4ms、8ms、16ms，試求出這種模擬信號的截止頻率

fC

分別為多少？解：由采樣定理，有，則當(dāng)TS=4ms時，fS=250Hz∴當(dāng)TS=8ms時，fS=125Hz∴當(dāng)TS=16ms時，fS=62.5Hz∴第2章習(xí)題與思考題第三頁，共42頁。2-4.采樣周期與哪些因素有關(guān)？如何選擇采樣周期？解：1.采樣周期與信號x(t)的截止頻率fC有關(guān)。2.根據(jù)采樣定理，確定采樣周期。第2章習(xí)題與思考題第四頁，共42頁。2-6.

對采樣信號進行量化的最小數(shù)量單位是多少？它與FSR和量化器的位數(shù)n之間有何關(guān)系？解：2.

q與FSR成正比，與2n

成反比。

1.最小數(shù)量單位是量化單位q，q=。第2章習(xí)題與思考題第五頁，共42頁。第3章習(xí)題與思考題3-2.模擬多路開關(guān)輸入端一般是幾個端子？輸出端為幾個端子的通道選擇器？解：模擬多路開關(guān)輸入端一般是8個端子，輸出端為1個端子的通道選擇器。第六頁，共42頁。3-3.某數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有8個模擬通道。各通道輸入信號的頻率可達5kHz，而且至少要用每個采樣周期10個采樣點的速度進行采樣。問：⑴多路開關(guān)的切換速率應(yīng)是多少？⑵可選用什么類型的多路開關(guān)？解：⑴

∵

fC=5kHz，采樣頻率第3章習(xí)題與思考題第七頁，共42頁。采樣周期每個采樣點的采樣周期∴切換速率第3章習(xí)題與思考題第八頁，共42頁。第3章習(xí)題與思考題⑵

選擇多路開關(guān)則CD4051開關(guān)的切換時間為1.6μs開關(guān)的切換速率

∴多路開關(guān)選擇CD4051。

∵由表3.5可知，CD4051的ton和toff都為0.8μs第九頁，共42頁。第4章習(xí)題與思考題4-2.設(shè)一數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有測量放大器，已知

R1=R2=5kΩ，RG=100Ω，R4=10kΩ，

R5=20kΩ，若R4和R5的精度為0.1%，

試求此放大器的增益及CMRR。解：∵放大器的增益其次R3=R4∴⑴當(dāng)R4-0.05%，R5+0.05%時第十頁，共42頁。⑵當(dāng)R4+0.05%，R5-0.05%時第4章習(xí)題與思考題第十一頁，共42頁。4-3.設(shè)AD521測量放大器的增益為100，試畫

出其接線原理圖，算出外接電阻值的大小。解：∵放大器的增益∴當(dāng)時，

又∵

RS=100±15%第4章習(xí)題與思考題第十二頁，共42頁。

當(dāng)

RS=100+15%時，

當(dāng)

RS=100-15%時，第4章習(xí)題與思考題第十三頁，共42頁。123456781011121314+IN-INRG10KΩU-UOUTRS100KΩU+其接線原理圖第4章習(xí)題與思考題第十四頁，共42頁。第5章習(xí)題與思考題第十五頁，共42頁。第5章習(xí)題與思考題5-6.

設(shè)在某數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，采樣／保持器的孔徑時間tAP=10ns，A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)為12位，求：

⑴采樣精度能達到LSB的最高信號頻率fmax是多少？⑵若采樣／保持器的孔徑不定△tAP=1ns，則最高信號頻率fmax是多少？第十六頁，共42頁。解：⑴采樣精度能達到LSB的最高信號頻率第5章習(xí)題與思考題第十七頁，共42頁。⑵若采樣／保持器的孔徑不定△tAP=1ns則最高信號頻率第5章習(xí)題與思考題第十八頁，共42頁。5-7.

一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的孔徑時間tAP=2ns，試問一個10kHz信號在其變化率最大點被采樣時所能達到的分辨率是多少？解：第5章習(xí)題與思考題∵∴第十九頁，共42頁。相對分辨率第5章習(xí)題與思考題則有n≈14第二十頁，共42頁。第5章習(xí)題與思考題5-8.設(shè)一數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入滿量程電壓

為+10V，模擬輸入信號的最高頻率是

1kHz，采樣頻率為10kHz，A／D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間為10s，采樣／保持器的tAP=20ns，保持電壓的下降率為

100V/s，捕捉時間為50s。問⑴如果允許的孔徑誤差和下降誤差都是

0.02%，所選的采樣／保持器能否滿足要求？⑵捕捉時間能否滿足要求？第二十一頁，共42頁。第5章習(xí)題與思考題解：⑴所選的采樣／保持器能否滿足要求？①

由于采樣/保持器孔徑時間應(yīng)滿足②

保持電壓下降率應(yīng)滿足第二十二頁，共42頁。第5章習(xí)題與思考題③

輸入信號的最大變化率為則由③有（V）第二十三頁，共42頁。由②有第5章習(xí)題與思考題（V）第二十四頁，共42頁。第5章習(xí)題與思考題由①有(ns)∴所選的采樣／保持器不滿足要求。第二十五頁，共42頁。第5章習(xí)題與思考題⑵捕捉時間能否滿足要求？而∴捕捉時間滿足要求。則∵第二十六頁，共42頁。5-9.

設(shè)一采樣／保持器在保持階段，保持電容

CH的漏電流ID=10nA，保持時間為10ns。

如果希望在保持時間內(nèi)采樣／保持器的輸出電壓下降小于0.1%，試選擇合適的CH

值。解：第5章習(xí)題與思考題∵保持電壓下降率為∴第二十七頁，共42頁。第5章習(xí)題與思考題由于1F＝106μF＝1012pF

則CH>0.1pF

第二十八頁，共42頁。第6章習(xí)題與思考題6-1.A／D轉(zhuǎn)換時間tCONV=25s，最高采樣頻率fS≤kHz，對應(yīng)的輸入信號最高頻率fmax≤kHz。解：⑴最高采樣頻率fS≤⑵最高頻率fmax≤第二十九頁，共42頁。6-6.從A／D轉(zhuǎn)換時間考慮，什么情況下用查詢方式好？什么情況下用中斷方式好？第6章習(xí)題與思考題解：⑴當(dāng)tCONV較短時，宜用查詢方式。⑵當(dāng)tCONV較長時，宜用中斷方式。第三十頁，共42頁。6-9.在A／D轉(zhuǎn)換器中，最重要的技術(shù)指標(biāo)是哪兩個？第6章習(xí)題與思考題解：⑵轉(zhuǎn)換速率

⑴精度

第三十一頁，共42頁。第6章習(xí)題與思考題6-10.一般用什么信號來表征

A／D轉(zhuǎn)換器芯片是否被選中？解：若A/D轉(zhuǎn)換器芯片為AD574A，則以

CS=0表征A/D轉(zhuǎn)換器芯片被選中。第三十二頁，共42頁。8-3.現(xiàn)有一BASIC語句為

“U=(H*256+L)*10/4096”，

試問該語句完成什么任務(wù)？語句中的

“H*256+L”部分起什么作用，為什么要“H*256”？ 第8章習(xí)題與思考題解：⑴將12位二進制碼轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。⑶高四位二進制碼上移八位，所以H*256。⑵“H*256+L”是將高四位二進制碼與低八位二進制碼組合成12位二進制碼；第三十三頁，共42頁。8-4.用PC-6319接口板卡的0、1、2通道分別采集1節(jié)、2節(jié)、3節(jié)干電池的電壓數(shù)

據(jù)，要求每個通道各采集10個數(shù)據(jù)，3

個通道巡回采集。設(shè)定PC-6139接口板基地址為0100H，試用QUICKBASIC

語言編寫雙端輸入、程序查詢方式取數(shù)的數(shù)據(jù)采集程序，并將采集到的數(shù)據(jù)以

“V”為單位，按通道號顯示在屏幕上。第8章習(xí)題與思考題解：3

個通道巡回采集是指在每個采樣時刻，對3個通道各采集一次數(shù)據(jù)。第三十四頁，共42頁。第8章習(xí)題與思考題CLSN=10DIM U1(N),U2(N),U3(N)FORI=1TONCH%=0CALLCAIJI(CH%,U)U1(I)=UCH%=1CALLCAIJI(CH%,U)第三十五頁，共42頁。第8章習(xí)題與思考題U2(I)=UCH%=2CALLCAIJI(CH%,U)U3(I)=UNEXTIPRINT"U1","U2","U3"FORI=1TONPRINTU1(I),U2(I),U3(I)NEXTIEND第三十六頁，共42頁。第8章習(xí)題與思考題SUBCAIJI(CH%,U) ADDER%=&H100 A=INP(ADDER%+3) OUTADDER%,CH% OUTADDER%+1,0 10 IFINP(ADDER%+2)>=128THEN10 H=INP(ADDER%+2) L=INP(ADDER%+3) U=(H*256+L)*10/4096-5 ENDSUB第三十七頁，共42頁。8-6.用PC-6319接口板卡來采集溫室大棚的溫度數(shù)據(jù)，要求在24小時內(nèi)以每10分鐘的間隔采集數(shù)據(jù)一次。設(shè)定PC-6319接口板基地址為0100H，程控放大器增益為1，試用QUICKBASIC語言編寫單端輸入、程序查詢方式取數(shù)的數(shù)據(jù)采集程序，并將采集到的數(shù)據(jù)以“℃”為單位顯示在屏幕上。第8章習(xí)題與思考題第三十八頁，共42頁。第8章習(xí)題與思考題解：∵24小時=1440

min=86400s∴24小時內(nèi)一共采集

144個數(shù)據(jù)。另外，設(shè)溫度傳感變送器的測量范圍為-5～55℃，輸出0～5V直流電信號

。則QuickBasic程序如下。第三十九頁，共42頁。DIM WD(144)DIM SHAREDSUM%,J%CLS ADDER%=&H100 A=INP(ADDER%+3) CH=0 J%=1 OUTADDER%,CH FORI=1TO300:NEXTI第8章習(xí)