7数模及模数转换器习题解答.doc

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。 8位D/A转换器当输入数字量只有最低位为时输出电压为0.02V，若输入数字量只有最高位为，则输出电压为 V。 0.039 B．2.56 C．1.27 D．都不是D/A转换器的主要参数有、和转换 图T7.8 A． B． C． D． 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，通常以误差、增益误差、线性误差等内容来描述误差。Σ－Δ模／数（A／D）Σ－Δ模／数器：将输入信号vI反馈信号误差信号ve= vI－vf。 积分器：积分器对误差信号ve进行积分。 电压比较器：当vg＞0时，输出v＇为高电平（逻辑1）；当vg0V时，v＇为低电平（逻辑0）。该电压比较器1位的ADC。 1的DAC：模拟开关。当输入为逻辑1时，把输出端vf接+VREF；当输入为逻辑0时，把输出端vf接。 在采样信号CP的作用下，D触发器的Q端送出串行的数字。此串行的数字经数字滤波器滤波，从而获得并行n位数字量输出。Σ－Δ逐次逼近型A/D转换器的优点是电路结构简单，构思巧妙，转换速度较快（只需要n+2个CP周期，n是位数），所以在集成A/D芯片中用得最多。由于位数越多，转换时间越长，因此，分辨率在14位至16位，速率高于几Msps的逐次逼近ADC非常少见。 并行比较型A/D转换器虽然具有转换速度极高的优点，但n位的A/D转换器需要提供2n-1个比较器。 Σ-Δ转换器中的模拟部分非常简单（类似于一个1bit ADC），而数字部分要复杂得多，按照功能可划分为数字滤波和抽取单元。由于更接近于一个数字器件，Σ-ΔADC的制造成本非常低廉。位权电阻D/A转换器如图P7.所示。 （1）试推导输出电压与输入数字量的关系式； （2）如=8，VREF= -10V时，如输入数码为20H，试求输出电压值。 图 P7.1 解：（1） （2） 2．10位R-2R网络D/A转换器如图所示（1）求输出电压的取值范围； （2）若要求输入数字量为200H时输出电压=5V，试问VREF应取何值？ 图P7.2 解： （1）输出电压范围 （2） 3．已知R-2R网络型D/A转换器VREF=+5V，试分别求出4位D/A转换器和8位D/A转换器的最大输出电压，并说明这种D/A转换器最大输出电压与位数的关系。 解：4位D/A转换器的最大输出电压： 8位D/A转换器的最大输出电压 由此可见，最大输出电压随位数增加而增加，但增加幅度并不大。 4．已知R-2R网络型D/A转换器VREF=+5V，试分别求出4位D/A转换器和8位D/A转换器的最小输出电压，并说明这种D/A转换器最小输出电压与位数的关系。 解：4位D/A转换器的最小输出电压 8位D/A转换器的最小输出电压 位数越多，最小输出电压越小。 5．由555定时器位二进制加计数器理想运算放大器A构成如图所示电路。设计数器初始状态为000，且输出低电平VOL=0 V，输出高电平VOH=3.2 V，Rd为异步清零端，高电平有效。 （1）说明虚框（1）、（2）部分各构成什么功能电路？ （2）虚框（3）构成几进制计器？ （3）对应CP画出波形，并标出电压值。 图P7.5 解：（1）虚框（1）电路虚框（）电路 （3）利用叠加定理可得D/A转换器的输出表达式为 当Q2Q1Q0=000时，vO=0V； 当Q2Q1Q0=001时，vO= -0.4V； 当Q2Q1Q0=010时，vO= -0.8V； 当Q2Q1Q0=011时，vO= -1.2V； 因此，对应CP波形 6．一程控增益放大电路如图P7.6所示，图中Di=1时，相应的模拟开关Si与vI相接；Di=0，Si与地相接。 （1）试求该放大电路的电压放大倍数与数字量D3D2D1D0之间的关系表达式； （2）试求该放大电路的输入电阻与数字量D3D2D1D0之间的关系表达式。 图P7.6 解：（1） （2） 7．对于一个8位D/A转换器： （1）若最小输出电压增量VLSB为0.02V，试问当输入代码，输出电压vO为多少伏？ （2）假设D/A转换器的转换误差为1/2LSB，若某一系统中要求D/A转换器的精度小于0.25%，试问这一D/A转换器能否应用？ 解：（1）当8位D/A转换器的最小输出电压增量为0.02V时，输入代码对应的输出