第四篇習(xí)題

第三章

題4.3.1

題圖4.3.1是權(quán)電阻D／A轉(zhuǎn)換器電路。

（1）試求輸出模擬電壓vo和輸入數(shù)字量的關(guān)系式；

（2）若n=8，并選最高位(MSB)權(quán)電阻R7=10kΩ，試求其它各位權(quán)電阻的阻值。

題圖4.3.1

解：

（1）

輸出模擬電壓vo和輸入數(shù)字量的關(guān)系式：

∵

∴

（2）

∵R7=10kΩ，∴R6=2R7=20kΩ，R5=4R7=40kΩ，R4=8R7=80kΩ，R3=16R7=160kΩ，R2=32R7=320kΩ，R1=64R7=640kΩ，R0=128R7=1280kΩ

題4.3.2

某倒T形電阻D／A轉(zhuǎn)換器，其輸入數(shù)字信號(hào)為8位二進(jìn)制數(shù)10110101，VREF=-10V，試求：

（1）Rf=R/3時(shí)的輸出模擬電壓；

（2）Rf=R時(shí)的輸出模擬電壓。

解：

（1）

Rf=R/3時(shí)，＝2.357V

（2）

Rf=R時(shí)，vO=7.07V

題4.3.3

在進(jìn)行D／A轉(zhuǎn)換的試驗(yàn)中，若誤將MSB和LSB的順序接錯(cuò)，如圖題4.3.3所示，試畫出其輸出電壓vO的波形。

8421BCD碼

加法計(jì)數(shù)器

D/A

LSB

LSB

MSB

MSB

vO

CP

圖題4.3.3

解：

∵D/A輸入二進(jìn)制數(shù)依次為：0000、1000、0100、1100、0010、1010、0110、1110、0001、1001、0000，∴輸出電壓vO的波形如下：

0

0

0

t

vO

題4.3.4

為了把一個(gè)8位的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)，能否選用10位D／A轉(zhuǎn)換器?如果可用，D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)信號(hào)線應(yīng)如何接法?

解：

可以用，僅需將10位D／A轉(zhuǎn)換器的最低2位數(shù)據(jù)輸入線接地即可。也可將其高2位接地，但此法使輸出模擬量范圍只有前一方法的1/4（在其它電路不變的情況下）。

題4.3.5

已知某D／A轉(zhuǎn)換器電路的其最小分辨電壓VLSB為2.442mV，最大滿刻度輸出電壓Vom=10V，試求該電路輸入數(shù)字量的位數(shù)n為多少?其基準(zhǔn)電壓VREF是幾伏?

解：

∵1/（2n-1）＝VLSB/Vom＝2.442×10-3/10

∴n＝12

∵Vm＝-VREF(2n-1)/2n

∴VREF＝-10.002442V

題4.3.6

集成化4位權(quán)電流型D／A轉(zhuǎn)換器電路原理圖如圖題P4.3.6所示。其中R＝10kΩ，Rf＝5kΩ，當(dāng)輸入數(shù)字信號(hào)d3、d2、d1、d0均為1時(shí)（高電平1為4V），計(jì)算輸出模擬電壓vo。

圖題P4.3.6

解：

當(dāng)d3～d0＝1111時(shí)，＝0000，4只二極管全導(dǎo)通，∴4只三極管T全截止，4只多發(fā)射極管全導(dǎo)通，且各管發(fā)射極電壓與運(yùn)放連接三極管的發(fā)射極電壓相同，此時(shí)：

IO

=

VREF/48kΩ

=

0.125mA

∴VO

=

(8+4+2+1)IORf＝15×0.125×5＝9.375V

題4.3.7

在本教材圖4.3.13(a)所示的逐次逼近型A／D轉(zhuǎn)換器電路中，若n=8位，量化間隔S＝0．04伏，試按時(shí)鐘順序列表說明輸入電壓為8.21V的轉(zhuǎn)換過程和輸出結(jié)果（列表項(xiàng)目：時(shí)鐘順序、8位數(shù)碼寄存器的狀態(tài)、比較器同相輸入端電壓vI＇，及反相輸入端電壓vF的大小關(guān)系、比較器輸出等）。

解：

CP

Q7~Q0

VF=VO-0.5S

VI’∣VF

C

操作

10000000

5.1

Q7=1

留

11000000

7.66

Q6=1

留

11100000

8.94

0

Q5=1

舍

11010000

8.3

0

Q4=1

舍

11001000

7.98

Q3=1

留

11001100

8.14

Q2=1

留

11001110

8.22

0

Q1=1

舍

11001101

8.18

Q0=1

留

11001101

8.18

11001101

11001101

8.18

讀出

題4.3.8

在本教材圖4.3.15所示的雙積分型ADC電路中，當(dāng)計(jì)數(shù)器為十進(jìn)制時(shí)，其最大計(jì)數(shù)值為N=(3000)10時(shí)鐘頻率fCP=20kHz，VREF=-10V。

（1）完成一次轉(zhuǎn)換最長(zhǎng)需要多少時(shí)間?

（2）當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值D＝(750)10試問其輸入電壓vI為幾伏?

解：

（1）TCP=1/fCP=0.05mS

∴Tmax=T1+T2max=3001TCP+3000TCP=300.05mS

（2）∵D=-(vI/VREF)3001

∴vI=750×10/3001＝2.499V

題4.3.9

某雙積分型ADC電路中，其計(jì)數(shù)器由四片十進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器T210組成，最大計(jì)數(shù)值為N=(6000)10，計(jì)數(shù)脈沖的頻率fCP＝30kHz，積分電容C=lμf，VREF=-5V，積分器的最大輸出電壓VOM=-10V，試求：

（1）積分電阻R的阻值；

（2）若計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值N2=(2345)10時(shí)，其輸入電壓vI為幾伏?

解：

（1）∵TCP=1/fCP=0.033mS

∴T1=6001TC＝0.200033S

∵VOM=(VIM/R)×T1/C=(5/R)×0.2/10-6=10V

∴R=100kΩ

（2）∵D=(vI/VREF)6001

∴vI=2345×5/6001＝1.954V

題4.3.10

圖題4.3.10所示為并／串行比較型ADC電路，它由兩個(gè)n=4位的并行比較型ADC串接而成，從而實(shí)現(xiàn)了8位轉(zhuǎn)換。圖中，4位并行ADC與DAC所用的基準(zhǔn)電壓VREF=4V，若輸入模擬量為2.7V，試求其輸出數(shù)字量。

圖題4.3.10

解：

高4位：VLSB=4/24=0.25V，VI/VLSB=2.7/0.25=10.8，量化后取10，∴高4位＝1010

低4位：高4位1010經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換輸出為2.5V，∴運(yùn)算放大器輸出為（2.7-2.5）×16＝3.2V，3.2/0.25＝12.8，量化后取12，∴低4位＝1100

∴總輸出為：10101100