数模及模数转换器习题解答
第11章数模与模数转换器习题与参考答案(最新整理)
. .
1 9 10
7 2 3 4 5 6
CLR LOAD
ENT ENP CLK A B C D
74160
..
RCO 15 14
Q A 13 Q B 12 Q C 11 QD
.
74LS04 1
1
1
1
. .
+5V
. .
510¦¸
510¦¸
510¦¸
510¦¸
【题 12-5】 试设计一个采用 74HC595 的 8 位共阳数码管显示电路，由于室内显示，不需
.
.
12 13
R0(1) R0(2)
10 11
CKA CKB
QA 9
QB QC
5 4 8
QD
.
+12V
.
D0
D1 . D2
D3
1
1
1
1
74LS293
74LS04
.
1
1
1
1
CLK 1k¦¸
RESET
&
7406
1k¦¸
74LS00
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20k¦¸
10k¦¸
5V
. 20k¦¸
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1k¦¸
20k¦¸ 10k¦¸
要很亮，可以采用 74HC595 直接驱动（电源为+5V）。
解：采用 74HC595 扫描驱动。电路图如下：
.
.
.
.
hgf edcba .
15 1 2 3 4 5 6 7 9
QH1
QH
QG
QF
74HC595
SRCK QE
SRCLR QD
数模与模数转换器 习题与参考答案
第11章 数模与模数转换器 习题与参考答案【题11-1】 反相运算放大器如图题11-1所示，其输入电压为10mV ，试计算其输出电压V O 。
图题11-1解：输出电压为：mV mV V R R V IN F O 10010101=⨯=-=【题11-2】 同相运算放大器如图题11-2所示，其输入电压为10 mV ，试计算其输出电压V O 。
图题11-2 解：mV mV V R R V IN F O 110101111=⨯=+=）（ 【题11-3】 图题11-3所示的是权电阻D/A 转换器与其输入数字信号列表，若数字1代表5V ，数字0代表0V ，试计算D/A 转换器输出电压V O 。
11-3【题11-4】 试计算图题11-4所示电路的输出电压V O 。
图题11-4解：由图可知，D 3~D 0=0101因此输出电压为：V V V V O 5625.151650101254===）（【题11-5】 8位输出电压型R/2R 电阻网络D/A 转换器的参考电压为5V ，若数字输入为，该转换器输出电压V O 是多少？解：V V V V O 988.2153256510011001258≈==）（ 【题11-6】 试计算图题11-6所示电路的输出电压V O 。
图题11-6 解：V V V D D V V n n REF O 5625.15165010125~240==-=-=）（）（【题11-7】 试分析图题11-7所示电路的工作原理。
若是输入电压V IN =，D 3～D 0是多少？图题11-7解：D3=1时，V V V O 6221234==，D3=0时，V O =0。
D2=1时，V V V O 3221224==，D2=0时，V O =0。
D1=1时，V V V O 5.1221214==，D1=0时，V O =0。
D0=1时，V V V O 75.0221204==，D0=0时，V O =0 由此可知：输入电压为，D3~D0=1101，这时V O =6V++=，大于输入电压V IN =，比较器输出低电平，使与非门74LS00封锁时钟脉冲CLK ，74LS293停止计数。
模数转换与数模转换电路问答
模数转换与数模转换电路问答No. 001Σ-Δ型模数转换器与传统的A/D转换器有什么差别？Σ-Δ型模数转换器由Σ-Δ调制器和数字抽取滤波器组成，Σ-Δ调制器量化对象不是传统A/D转换器中信号采样点的幅值，而是相邻两个采样点幅值之间的差值，并将这种值编码为1位的数字信号输出；数字抽取滤波器则具有数字抽取（重采样）和低通滤波的双重功能。
它和传统滤波器最大的差别在于：传统的A/D转换器可以多个通道模拟信号输入共用一个转换器，而Σ-Δ型模数转换器是一个通道一个转换器，传统的A/D转换器每一通道的前端都需要一个抗混叠滤波器，而Σ-Δ型模数转换器因其数字抽取滤波器具有低通滤波功能而避免了混叠失真，所以不需要此器件。
No. 002I2C接口9通道14位电流DAC MAX5112的性能如何？MAX5112是一款14位、9通道电流输出数/模转换器（DAC）（见图1）。
该器件工作在低至3.0V电源，并提供14位的性能，而无需任何调整。
图1MAX5112的内部功能框图器件输出范围优化用于偏置大功率可调节激光源，9个通道中每一路都带有电流源。
并行连接DAC输出可获得额外电流或更高的分辨率。
器件包含内部基准。
I2C兼容接口能够以高达400MHz的时钟速率驱动器件，通过高电平有效的异步CLR输入能够将DAC复位至0，无需使用串口。
器件为驱动接口逻辑电路提供独立的电源输入。
MAX5112工作在-40℃～+105℃温度范围，提供3mm×3mm、36焊球WLP 和5mm×5mm、32引脚TQFN封装。
MAX5112的特点和优势：●低至3.0V的供电电压●集成多路复用器用于输出1和输出2●并行连接输出可增大电流或提高分辨率●I2C兼容串行接口●内部基准●过热保护●-40℃～+105℃温度范围●提供36焊球WLP或32引脚TQFN封装No. 003A/D前都需要加抗混叠滤波器吗？根据奈奎斯特采样定律，A/D的采样频率fs必须高于信号最高频率的两倍，因此一般A/D在进行数模转换前，都会在A/D前加一个抗混迭滤波器，滤去fs/2以上的频率，消除混迭失真的影响。
《数字电子技术》康华光 习题&解答 第十章 模数与数模转换器
《数字电子技术》康华光 习题&解答第十章 模数与数模转换器10.1 D/A 转换器，其最小分辨电压V LSB =4mV ，最大满刻度输出电压V om =10V ，求该转换器输入二进制数字量的位数。
该转换器输入二进制数字量的位数为12。
10.2 在10位二进制数D/A 转换器中，已知其最大满刻度输出模拟电压V om =5V ，求最小分辨电压V LSB 和分辨率。
121omSLB -=nV V最小分辨电压 mV51023512om SLB ≈=-=nV V分辨率001.01023112112110≈=-=-n10.3图题10.3所示电路可用作阶梯波发生器。
如果计数器是加/减计数器，它和D/A 转换器相适应，均是10位（二进制），时钟频率为1MHz ，求阶梯波的重复周期，试画出加法计数和减法计数时D/A 转换器的输出波形（使能信号S=0，加计数；S=1，减计数）。
V R EF9D D 0D /A 转换器2加/减计数器10Q Q 9S C POv图题10.3ii in i nDR R V DR R V V 22229i101f REF 1i1f REF o ∑∑=-===i i D K 29i ∑==当D/A 转换器的输入为000H 时，o =K V 。
当D/A 转换器的输入为3FFH 时，1023o=KV 。
S=0时，加法计数，D/A 转换器的输出波形见图T10.3 S=1时，减法计数，D/A 转换器的输出波形见图T10.3。
S =1时，减法计数阶梯波的重复周期T =2n T PC =1024×10-6≈1mS10.4 在A/D 转换过程中，取样保持电路的作用是什么？量化有哪两种方法，他们各自产生的量化误差是多少？应该怎样理解编码的含义，试举例说明。
在A/D 转换过程中，取样保持电路的作用是：对输入的模拟信号在一系列选定的瞬间取样，并在随后的一段时间内保持取样值，以便A/D 转换器把这些取样值转换为输出的数字量。
第9章 数模与模数转换-习题答案
第9章 数模与模数转换9.1 D/A 转换有哪几种基本类型，各自的特点是什么？解：D/A 转换主要包括：权电阻网络DAC ，T 形电阻网络DAC ，倒T 形电阻网络DAC ，权电流DAC 。
权电阻型DAC ：结构简单；电阻取值范围过大。
T 形电阻网络DAC ：仅用R 、2R 两种阻值；转换速率较慢。
倒T 形电阻网络DAC ：转换速率快。
权电流DAC ：恒流源取代电阻网络，避免了模拟开关压降引起的转换误差，提高了转换精度。
9.2 有一理想指标的5位D/A 转换器，满刻度模拟输出为12 V ，若数字量为11001，采用下列编码方式时，其归一化表示法的DAC 输出电压V o 分别为多少？（1）自然加权码；（2）原码；（3）反码；（4）补码；（5）偏移码。
解：(1) ∵FSR=12V X 1～X 5 ＝11001 (25)10∴O 52525V FSR 129.375 V 322==×= (2) X 1～X 5 ＝11001 为原码，（－9）O 49FSR 912V 3.375 V 21622=−=−×=− (3) X 1～X 5 ＝11001 为反码∴ 原码＝10110 （－6）∴ O 46FSR 612V 2.25 V 21622=−=−×=− (4) X 1～X 5 ＝11001 为补码∴ 原码＝10111 （－7）∴ O 47FSR 712V 2.625V 21622=−=−×=− (5) X 1～X 5 ＝11001 为偏移码∴ 原码＝ 补码 = 01001 （＋9）∴ O 49FSR 912V 3.375 V 21622==×=9.3 图9.2中，若V ref = 8 V ，R = 1 k Ω，R f = 1 k Ω，求：（1）数字量X 1X 2X 3 = 010和100时，V o 分别为多少？（2）分辨率|V o min |等于多少？（3）最大值V o max 等于多少？（4）满刻度值FSR 等于多少？解：图9.2的3位权电阻DAC 电路中(1) X 1X 2X 3 = 010 时, 21012332222282 4 V 82ref f O V R X X X V R ++××=−=−=− X 1X 2X 3 = 100 时, 32848 V 2O V ××=−=− (2) 分辨率 min 321 2 V 2ref f O V R V R == (3) 最大值 3max 322114 V 2ref f O V R V R −=−=− (4) 满刻度值 28 V ref fV R FSR R ==9.4 5位T 形电阻DAC 电路中，V ref = 20 V ，R = R f = 2 k Ω，当数字量X 1X 2X 3X 4X 5 = 10101时，输出电压V o 为多少？FSR 等于多少？解：5位T 型电阻DAC ：43210123455222222ref f O V R X X X X X V R++++=− 5202113.125 V 2×=−=− 20 V ref f V R FSR R==9.5 10位倒T 形电阻DAC 电路中，V ref = 18 V ，R = 2 k Ω，R f = 1 k Ω，求：（1）输出电压V o 的变化范围；（2）若10位数字量X 1~X 10 = 0001011010时，输出电压V o 的值。
大学电子技术基础课后习题答案第9章-数模与模数转换器
9 数模与模数转换器9.1 D/A 转换器9.1.1 10位倒T 形电阻网络D/A 转换器如图题9.1.1所示。
（1）试求出输出电压的取值范围。
（2）若要求电路输入数字量为200H 时输出电压v o =5V ，试问V REF 应取何值？解：（1）由式（9.1.6）可知，10位D/A 转换器输出电压O v 为910022f REFOii i R R v R D ==-⋅⋅∑当98D D …0D =00…0时 O v =0 V当98D D …0D =11…1时，REFO R v R=-，已知f R R =，所以O REF v R =-于是可得到输出电压的取值范围为：0REF V V -。
（2）根据式（1） 109212O REFifii R v V R D =⋅⋅=-⋅⋅∑将98D D …0D =1000000000代入上式，的REF V =﹣10V 。
9.1.2 在图9.1.8所示的4位权电流D/A 转换器中，已知REF V =6V ，1R =48k Ω，当输入3210D D D D =1100时，O v =1.5V ，试确定f R 的值。
解：n 位权电流D/A 转换器的输出电压为1122n fiREF O i n i R R v D R -==⋅⋅∑于是，有11022n O f n iREF i i R v R V D -=⋅⋅=⋅⋅∑依题意，已知n=4，REF V =6V ，1R =48k Ω，3210D D D D =1100，O v =1.5V,代入上式得f R =16k Ω。
9.1.5 可编程放大器（数控可变增益放大器）电路如图题9.1.5所示。
（1）推导电路电压放大倍数/V O I A v v =的表达式。
（2）当输入编码为（001H ）和（3FFH ）时，电压放大倍数V A 分别为多少？ （3）试问当输入编码为（000H ）时，运放1A 处于什么状态？解：（1）图题9.1.5中运放3A 组成电压增益为﹣1的反相比例放大器，O v =﹣REF V 。
实用数字电子技术 欧伟明著第8章数模和模数转换器习题解答3
第8章 数模和模数转换器_思考题和习题解答8.1 (01001101)77D =，∴ 770.2216.94v v ⨯=8.2 8.3 若要求精度小于0.25，不妨令分辨率小于0.25。
3bit 的DAC 之分辨率为1/7 < 0.25，满足系统对精度的要求。
8.4 (1) 某位为1，其他各位为0，∴只有一位有输出，则： (2)8.5 (1)(2) 00(1)21v v v =--⨯=01230(1)(2222)15v v v =--⨯+++=(3) 0v 依次输出0V 1V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 0V ......，是阶梯状锯齿波形。
8.6 (1) (2)8.7（1）41004310(222) 5.93832R v v v R =-⨯++≈ （2）0510.03221v ==- 8.8 根据奈奎斯特采样定理可知，最低采样频率为40kHz 。
8.9 因为数字信号不仅在时间上是离散的，而且在数值上的变化也不是连 续的。
这就是说任何一个数字量的大小，都是以某个最小数量单位的 整数倍来表示的。
采用四舍五入划分，电平量化误差比较小。
8.10 510025520= (255)111111B = ∴ 应选8bit 转换器。
810.00421≈-04(2)2f i REF i R V v D R =-⋅⋅3040(2)2f i REF i i R V v D R =⎡⎤=-⋅⋅⎢⎥⎣⎦∑300(2)i REF i i v V D ==-⋅∑05(2)32f i REF i R V v D R =-⋅⋅3050(2)32f i REF i i R V v D R =⎡⎤=-⋅⋅⎢⎥⎣⎦∑8.11 (1) 2T 1 ， T 1＝2n Tcp=106120.512210S ms ⨯=⨯∴ 12 1.024T ms = (2) 计数器的值达到2n 时，为0.512ms ，∴R=51251200.1Ω=Ω (3) 104(2)11001101010B ⨯= 101.5(2)1001101010B ⨯= 8.12（1）20.1v mv N ≤ 20000N ∴≥ （2）计数器容量最小值为20000，不妨设220000,15nn ≥=则，也就是说计数器为15bit 的加计数器。
(完整版)数模转换习题(含答案)
数模转换器和模数转换器1 常见的数模转换器有那几种？其各自的特点是什么？解数模转换器可分为二进制权电阻网络数模转换器和T型电阻网络数模转换器（包括倒T型电阻网络数模转换器）两大类。
权电阻网络数模转换器的优点是电路结构简单，可适用于各种有权码，缺点是电阻阻值范围太宽，品种较多，要在很宽的阻值范围内保证每个电阻都有很高的精度是极其困难的，因此在集成数模转换器中很少采用权电阻网络。
T形电阻网络数模转换器的优点是它只需R和2R两种阻值的电阻，这对选用高精度电阻和提高转换器的精度都是有利的。
2 某个数模转换器，要求10位二进制数能代表0～50V，试问此二进制数的最低位代表几伏？分析数模转换器输入二进制数的最低位代表最小输出电压。
数模转换器最小输出电压（对应的输入二进制数只有最低位为1）与最大输出电压（对应的输入二进制数的所有位全为1）的比值为数模转换器的分辨率。
解由于该数模转换器是10位数模转换器，根据数模转换器分辨率的定义，最小输出电压u omin与最大输出电压u omax的比值为：由于V，所以此10位二进制数的最低位所代表的电压值为：（V）3 在如图1所示的电路中，若，，其最大输出电压u o是多少？图1 T型电阻网络数模转换器分析数模转换器的最大输出电压是输入二进制数的所有位全为1时所对应的输出电压。
解如图1所示电路是4位T型电阻网络数模转换器，当时，其输出电压u o为：显然，当d3、d2、d1、d0全为1时输出电压u o最大，为：（V）4 一个8位的T型电阻网络数模转换器，设，，试求d7～d分别为11111111、11000000、00000001时的输出电压u o。
分析当时，8位T型电阻网络数模转换器数的输出电压u o为：解当时有：（V）当时有：（V）当时有：（V）5 如图2所示电路是4位二进制数权电阻网络数模转换器的原理图，已知，kΩ，kΩ。
试推导输出电压u o与输入的数字量d3、d2、d、d0的关系式，并求当d3d2d1d0为0110时输出模拟电压u o的值。
数模及模数转换器习题解答
自我检测题1．就实质而言，．就实质而言，D/A D/A 转换器类似于译码器，转换器类似于译码器，A/D A/D 转换器类似于编码器。
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。
转换器。
3．A/D 转换的过程可分为转换的过程可分为 采样采样采样 、保持、量化、编码、保持、量化、编码4个步骤。
个步骤。
4．就逐次逼近型和双积分型两种A/D 转换器而言， 双积分型双积分型 的抗干扰能力强， 逐次逼近型逐次逼近型逐次逼近型 的转换速度快。
的转换速度快。
5．A/D 转换器两个最重要的指标是分辨率和转换速度。
转换器两个最重要的指标是分辨率和转换速度。
6．8位D/A 转换器当输入数字量只有最低位为1时，输出电压为0.02V 0.02V，，若输入数字量只有最高位为1时，则输出电压为时，则输出电压为 V V 。
A ．0.039 B ．2.56 C ．1.27 D ．都不是．都不是 7．D/A 转换器的主要参数有转换器的主要参数有 、转换精度和转换速度。
、转换精度和转换速度。
A ．分辨率．分辨率 B B ．输入电阻．输入电阻 C C ．输出电阻．输出电阻 D D ．参考电压．参考电压 8．图T7.8所示R-2R 网络型D/A 转换器的转换公式为转换器的转换公式为。
图T7.8A ．∑=⨯-=303REF o 22i ii D V v B ．∑=⨯-=304REFo 2232i iiD V vC ．∑=⨯-=34REFo 22i ii D V vD ．∑=⨯=34REF o 22i iiD V v9．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。
因。
解：解：D/A D/A 转换器的转换误差是一个综合性的静态性能指标，通常以偏移误差、增益误差、非线性误差等内容来描述转换误差。
益误差、非线性误差等内容来描述转换误差。
偏移误差是指D/A 转换器输出模拟量的实际起始数值与理想起始数值之差。
第8章 模-数和数-模转换器习题解答
复习思考题8-1 常见的D/A转换器的电路结构有哪些类型它们各有什么特点答：目前常用的有权电阻网络D/A转换器、倒T形电阻网络D/A转换器、权电流型D/A转换器和权电容网络D/A转换器等。
权电阻网络D/A转换器结构简单，所用的元件数较少，但电阻阻值相差太大，精度不够高。
倒T形电阻网络D/A转换器克服了阻值相差太大的缺点，但模拟开关存在导通电阻，容易引起误差。
权电流型D/A转换器采用恒流源电路，不受模拟开关导通电阻的影响，但是电路较为复杂。
8-2 D/A转换器的输出量是与输入量一定相等吗答：一般情况下是不相等的，因为在转换的时候存在这样或那样的误差。
8-3 权电阻网络D/A转换器中的电阻值有什么关系答：权电阻网络D/A转换器中电阻值的选择应遵循一定原则：流过各电阻支路的电流I i和对应D i位的权值成正比。
例如，对四位权电阻网络D/A转换器来说，数码最高位D3，其权值为23，驱动开关S3连接的电阻R3=23-3=20R；最低位D对应的驱动开关为S0，它连接的权电阻为R=23-0=23R。
因此，对于任意位D i，其权值为2i，驱动开关S i，连接的权电阻值为R i=2n-1-i R，即位权越大,对应的权电阻值就越小。
8-4 影响倒T形电阻网络D/A转换器转换精度的因素有哪些答：首先，网络中两种电阻R和2R要保证严格的2倍关系。
其次，模拟开关存在导通电阻，为了保证支路的电流大小关系，模拟开关导通电阻也要按照相应的2的整数倍关系递增或递减。
在实际生产过程中，模拟开关导通电阻很难做到这一点。
8-5 D/A转换器的分辨率与A/D转换器的分辨率有何区别答：D/A转换器分辨率：表示D/A转换器对输入微小量变化的感应程度，是理论上可以达到的精度。
其定义是指输入数字量最低有效位为1时，对应输出可分辨的电压变化量ΔU与最大输出电压Um之比。
A/D转换器分辨率：表示A/D转换器在理论上能够达到的精度，以输出二进制(或十进制)数的位数表示，它描述对输入信号的分辨能力。
数字逻辑第8章习题解答
习题8.1 解释下列名词：分辨率、转换精度、转换时间、量化、量化单位。
略（见书）8.2 数字量和模拟量有何区别?D/A 转换和A/D 转换在数字系统中有何主要作用? 略（见书）8.3 一个D/A 转换器应包含哪几部分，它们的功能是什么? 略（见书）8.4 一个8位D/A 转换器的分辨率为多少？ 解：n 位D/A 转换器的分辨率为121n-，因此8位D/A 转换器的分辨率为814%21=-。
8.5 图8.4所示电路为4位T 形电阻D/A 转换器。
1)试分析其工作原理，求出V O 的表达式； 2)如果已知n=8位的D/A 转换器中，V REF =-10V ，R f =3R ，输入D=11010100时，输出电压值；3)如果R f =2R ，对应(2)中的输出电压V O 又是多少？解：1）S 3、S 2、S 1、S 0为模拟开关，分别受输入代码d 3、d 2、d 1、d 0的状态控制，也就是说输入代码的高低电平状态可控制流入集成运放A 反相输入端的电流，也就控制了输出电压的大小。
从而使得输出电压与输入的数字代码成比例关系。
输出电压表达式为：3210R E F O 32104321R E F R E F 321044(2222)323(2222)22V V d d d d R R V V d d d d D=-⨯+⨯+⨯+⨯⋅⋅=-⨯+⨯+⨯+⨯=-2）如果已知n =8位的D/A 转换器中，V REF =-10V ，R f =3R ，输入D =11010100时，同理可推出n =8位的D/A 转换器的输出电压R E F O 82V V D =-，即O 8.3V V ≈。
3）如果R f =2R ，对应（2）中的输出电压为R E F R E F O 88222332V V V D R D R=-⋅=-⋅⋅。
8.6 一个8位D/A 转换器，求：1)最小输出电压增量V LSB =0.02V ，当输入代码为01001101时，输出电压V O 为多少？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为0.25%，能不能用该D/A 转换器。
第8章 数模和模数转换 习题全解
题8.10 如果一个10位双积分型ADC的时钟信号频率为1MHz，试计算转换 器的最大转换时间。
6 n 1 解：转换所需时间 T 2 Tc ，时钟频率是1MHz，Tc 1 10 1 s ，所以
最大转换时间为2.048ms。
解：
题8.6 若ADC（包括取样—保持电路）输入模拟电压信号的最高变化频率为 10kHz，试说明取样频率的下限是多少？完成一次模数转换所用的时间上限 是多少？ 解：取样频率下限20kHz，所用时间上限50 s 题8.7 在10位逐次渐近型ADC中，其DAC输出电压波形与输入电压如图8-31 所示。 （1）求转换结束时，该ADC的数字输出状态为多少？ （2）若该DAC的最大输出电压为14.322V，试估计此时的范围。
解：
vO 0- t1 期间： vI 则此时逐次渐近寄存器最高位 Q9 被置0。 v t1- t2 期间：O vI 则此时逐次渐近寄存器 Q8 保留1。 v t2- t3 期间：O vI 则此时逐次渐近寄存器最高位 Q7 被置0。 v t3- t4 期间：O vI 则此时逐次渐近寄存器最高位 Q6 被置1。 v t4- t5 期间：O vI 则此时逐次渐近寄存器最高位 Q5 被置1。 v t5- t6 期间：O vI 则此时逐次渐近寄存器最高位 Q4 被置0。 v t6- t7 期间：O vI 则此时逐次渐近寄存器最高位 Q3 被置1。 v t7- t8 期间：O vI 则此时逐次渐近寄存器最高位 Q2 被置0。 v t8- t9 期间：O vI 则此时逐次渐近寄存器最高位 Q1 被置1。 v t9- t10 期间：O vI 则此时逐次渐近寄存器最高位 Q0 被置1。
据以上分析，该ADC的数字输出为
d9 d8 d7 d6 d5 d4 d3d2 d1d0 0101101011
数模转换习题(含答案)
数模转换器和模数转换器1 常见的数模转换器有那几种？其各自的特点是什么？解数模转换器可分为二进制权电阻网络数模转换器和T型电阻网络数模转换器（包括倒T型电阻网络数模转换器）两大类。
权电阻网络数模转换器的优点是电路结构简单，可适用于各种有权码，缺点是电阻阻值范围太宽，品种较多，要在很宽的阻值范围内保证每个电阻都有很高的精度是极其困难的，因此在集成数模转换器中很少采用权电阻网络。
T形电阻网络数模转换器的优点是它只需R和2R两种阻值的电阻，这对选用高精度电阻和提高转换器的精度都是有利的。
2 某个数模转换器，要求10位二进制数能代表0〜50V,试问此二进制数的最低位代表几伏？分析数模转换器输入二进制数的最低位代表最小输出电压。
数模转换器最小输出电压（对应的输入二进制数只有最低位为1）与最大输出电压（对应的输入二进制数的所有位全为1）的比值为数模转换器的分辨率。
解由于该数模转换器是10位数模转换器，根据数模转换器分辨率的定义，最小输出电压U omin与最大输出电压U omax的比值为：—= —!—-0.001如迪210-1 1C23由于；二工：=V，所以此10位二进制数的最低位所代表的电压值为：丄 5 - ------ （V）3 在如图1所示的电路中，若i - " ,1 ：,其最大输出电压u o是多少？4 一个8位的T型电阻网络数模转换器，设，；：1d o分别为11111111、11000000 00000001 时的输出电压u。
分析当- V时，8位T型电阻网络数模转换器数的输出电压u0=_ 冬仙-27"丽一¥ “ 一2s +- - 24a3 23+ 21图1 T型电阻网络数模转换器分析数模转换器的最大输出电压是输入二进制数的所有位全为应的输出电压。
解如图1所示电路是4位T型电阻网络数模转换器，当亠出电压U o为：1时所对时，其输= 一^"@3 -卩4令■ 2^ 4-dj ■ 21+ ■ 2°)显然，当d a> d2、d i、d o全为1时输出电压U o最大，为：+ 沪+ 2°J = -4.d875(V)，试求d7〜U o为：儿2°)当」•-，」..A 时有:当 J _ ] - 1 1 1时有.当 1 .■■ ' ■"'I 1 111〔I 时有:5 如图2所示电路是4位二进制数权电阻网络数模转换器的原理图，已知% JIW , K = iDk Q,耳二5k Q 。
数模和模数转换习题解答
图 8-20 图题
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 d 3～ d 0 也从 0000～ 1111 循环输入。
当 d 9 、 d8 、 d 7 、 d 6分别为 1，其他位为 0 时，有
解：
D max u I
255 uI
由 D x = uImax
VREF
可知
当 D x =80H=时， 128 当 D x =FFH=时， 240
255 u I ，得到 u I
5V 255 5V uI ，得到 u I
2.5V ； 4.7V ；
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
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
N 1 (1999) 10 (2000) 10 ，时钟脉冲频率 f C 10 KHZ，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 N2 (369)10 ，基准电压 VREF
6V ，此时输入电压 u i 有多大
B. 成反比
C. 无
8）集成 ADC0809 可以锁存 8
路 B. 8 路
C. 10 路
模拟信号。 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
第8章-模-数和数-模转换器习题解答
复习思考题8-1 常见的D/A转换器的电路结构有哪些类型？它们各有什么特点？答：目前常用的有权电阻网络D/A转换器、倒T形电阻网络D/A转换器、权电流型D/A转换器和权电容网络D/A转换器等。
权电阻网络D/A转换器结构简单，所用的元件数较少，但电阻阻值相差太大，精度不够高。
倒T形电阻网络D/A转换器克服了阻值相差太大的缺点，但模拟开关存在导通电阻，容易引起误差。
权电流型D/A转换器采用恒流源电路，不受模拟开关导通电阻的影响，但是电路较为复杂。
8-2 D/A转换器的输出量是与输入量一定相等吗？答：一般情况下是不相等的，因为在转换的时候存在这样或那样的误差。
8-3 权电阻网络D/A转换器中的电阻值有什么关系？答：权电阻网络D/A转换器中电阻值的选择应遵循一定原则：流过各电阻支路的电流I i和对应D i位的权值成正比。
例如，对四位权电阻网络D/A转换器来说，数码最高位D3，其权值为23，驱动开关S3连接的电阻R3=23-3=20R；最低位D对应的驱动开关为S0，它连接的权电阻为R=23-0=23R。
因此，对于任意位D i，其权值为2i，驱动开关S i，连接的权电阻值为R i=2n-1-i R，即位权越大,对应的权电阻值就越小。
8-4 影响倒T形电阻网络D/A转换器转换精度的因素有哪些？答：首先，网络中两种电阻R和2R要保证严格的2倍关系。
其次，模拟开关存在导通电阻，为了保证支路的电流大小关系，模拟开关导通电阻也要按照相应的2的整数倍关系递增或递减。
在实际生产过程中，模拟开关导通电阻很难做到这一点。
8-5 D/A转换器的分辨率与A/D转换器的分辨率有何区别?答：D/A转换器分辨率：表示D/A转换器对输入微小量变化的感应程度，是理论上可以达到的精度。
其定义是指输入数字量最低有效位为1时，对应输出可分辨的电压变化量ΔU与最大输出电压Um之比。
A/D转换器分辨率：表示A/D转换器在理论上能够达到的精度，以输出二进制(或十进制)数的位数表示，它描述对输入信号的分辨能力。
第九章：数模和模数转换器
第九章：数模和模数转换器一、单选题1想选一个中等速度，价格低廉的A/D转换器，下面符合条件的是（）。
A逐次逼近型B双积分型C并联比较型D不能确定2:下面抑制电网公频干扰能力强的A/D转换器是（）A逐次逼近型B双积分型C并联比较型D不能确定3:不适合对高频信- 号进行A/D转换的是（）。
A并联比较型B逐次逼近型C双积分型D不能确定4:四位DAC和八位DAC的输出最小电压一样大，那么他们的最大输出电压（）。
A 一样大B 前者大于后者C 后者大于前者D 不确定5:四位权电阻DAC和四位R-2R倒T型DAC在参数一样的条件下最大输出电压（）。
A 一样大B 前者大于后者C 后者大于前者D 不确定6:四位权电阻DAC和四位R-2R倒T型DAC在参数一样的条件下分辨率（）。
A 一样大B 前者大于后者C 后者大于前者D 不确定7:下列A/D转换器类型中，相同转换位数转换速度最高的是（）。
A并联比较型B 逐次逼近型C双积分型 D 不能确定&一个无符号8位数字量输入的DAC其分辨率为_______________ 位。
A. 1B. 3C. 4D. 89 .将一个时间上连续变化的模拟量转换为时间上断续（离散）的模拟量的过程称为。
A.采样B.量化C.保持D.编码10.以下四种转换器， __________________ 是A/ D转换器且转换速度最高。
A.并联比较型B.逐次逼近型C.双积分型D.施密特触发器二、判断题1: D/A转换器的建立时间等于数字信号由全零变全1或由全1变全0所需要的时间。
（）2: D/A转换器的转换精度等于D/A转换器的分辨率。
（）3:采用四舍五入量化误差分析时，A/D转换过程中最小量化单位与量化误差是相等的。
（）4:在A/D转换过程中量化误差是可以避免的。
（）5:由于R-2R倒T型D/A转换器自身的优点，其应用比权电阻DAC T泛。
（）6:倒T型网络D/A转换器由于支路电流不变，所以不需要建立时间。
数字电子技术基础 第08章数模和模数转换习题_图文
8.14 某双积分A/D转换器中，计数器为十进制计数器，其最大计数容量为(3000D。
已知计数时钟频率fCP=30kHz，积分器中R=100kΩ，C=1μF，输入电压uI的变化范围为0～5V。
试求： (1第一次积分时间 T1；(2求积分器的最大输出电压|UOmax|; (3当UREF=10V，第二次积分计数器计数值D=(150010时，输入电压的平均值UI为多少? 解: (1第一次积分时间T1=3000TCP=3000/30000=0.1s (2 U O max = D= T1 0.1 × 5 = 5V uIm ax = RC 100 × 103 × 1 × 10−6 (3由 N D 1500 U I , U I = U REF = × 10 = 5V U REF N 30008.15 某双积分A/D转换器如图8.17所示。
试问： (1若输入电压的最大值uImax=2V，要求分辨率小于等于0.1mV, 则二进制计数器的计数总容量应大于多少? (2需要用多少位二进制计数器? (3若时钟脉冲频率fCP=200kHz，则采样/保持时间为多少? (4若时钟脉冲频率fCP=200kHz，|uI|<|UREF|，已知UREF=2V，积分器输出电压uO 的最大值为5V，问积分时间常数RC为多少? 积分器解:(1二进制计数器的计数总容量 2/0.1^-3=20000 (2用15位二进制计数器 (3 则采样/保持时间为T1=1/(fCP×32768=0.16384s S2 C 过零比较器∞ uO A2 uC G 1 n位二进制计数器 CQ1 Q0R Qn-1 & uI -UREF S1 R A2 定时器Q 1D C1 QR ∞ CR CP Dn-1 数字量输出D1 D0 TC uIm ax 2 τ = RC = T1 = × 0.16384 = 0.066s uO 5 (48.16 某信号采集系统要求用一片A/D转换器芯片在 1s内对16个热电偶的输出电压分时进行A/D转换。
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数模及模数转换器习题解答————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:ﻩ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。
5.A/Ｄ转换器两个最重要的指标是分辨率和转换速度。
６．8位D ／A 转换器当输入数字量只有最低位为１时,输出电压为0.02V ,若输入数字量只有最高位为1时,则输出电压为 V 。
Ａ．0.０３9 B ．2.５6 C ．１.２7 D ．都不是 7.D/A 转换器的主要参数有 、转换精度和转换速度。
A ．分辨率B ．输入电阻C ．输出电阻 Ｄ．参考电压 8．图T7.８所示R-２Ｒ网络型D/A 转换器的转换公式为 。
RRRIV REF2R 2R 2R 2R 2RS 3S 2S 1S 0D 3D 2D 1D 0R F =RA +-v Oi ∑图T ７.8A ．∑=⨯-=33REF o 22i ii D V v ﻩﻩB ．∑=⨯-=34REFo 2232i iiD V vﻩﻩC ．∑=⨯-=34REF o 22i iiD V v ﻩﻩD ．∑=⨯=34REF o 22i iiD V v９.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,通常以偏移误差、增益误差、非线性误差等内容来描述转换误差。
偏移误差是指D/Ａ转换器输出模拟量的实际起始数值与理想起始数值之差。
增益误差是指实际转换特性曲线的斜率与理想特性曲线的斜率的偏差。
D/A 转换器实际的包络线与两端点间的直线比较仍可能存在误差,这种误差称为非线性误差。
1０．比较权电阻型、R -2R 网络型、权电流型等Ｄ/A 转换器的特点,结合制造工艺、转换的精度和转换的速度等方面比较。
解:权电阻型D/A转换器的精度取决于权电阻精度和外接参考电源精度。
由于其阻值范围太宽，很难保证每个电阻均有很高精度，因此在集成D/A转换器中很少采用。
Ｒ-２R网络型Ｄ/A转换器电阻网络中只有R和2R两种阻值的电阻,且比值为２。
虽然集成电路技术制造的电阻值精度不高，但可以较精确地控制不同电阻之间的比值,从而使Ｒ-2R网络型D/A转换器获得较高精度。
权电流型D/A转换器可以消除模拟开关导通电阻产生的影响。
同时可获得较高的转换速度。
１1.Σ-Δ模／数(A/D)中包括哪些主要部分？它们各起什么作用?解:Σ-Δ模/数转换器由１个差分放大器、一个积分器、1个比较器、1个1bｉｔ的ＤAC和数字滤波器组成。
差分放大器:将输入信号v I减去来自1位ＤAC的反馈信号得到误差信号,v e=v I-ｖf。
积分器：积分器对误差信号v e进行积分。
电压比较器：当积分器的输出电压v g＞0V时，输出v g'为高电平(逻辑1);当ｖg≤0Ｖ时，ｖg'为低电平(逻辑0）。
实际上,该电压比较器可以看成是１位的ＡDＣ。
1位的ＤAC：由一模拟选择开关构成。
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v f接地。
在采样信号ＣP的作用下，Ｄ触发器的Q端送出一串行的数字序列c。
此串行的数字序列经数字抽取滤波器滤波，从而获得并行n位数字量输出。
1２．从精度、工作速度和电路复杂性比较逐次逼近、并行比较、Σ-Δ型A/D转换器的特点。
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。
习题１．n位权电阻型Ｄ/A转换器如图P7.1所示。
（1)试推导输出电压ｖO与输入数字量的关系式；(2)如ｎ=8，V REF= －１０V时，如输入数码为２0H，试求输出电压值。
2n-1R I n-1I n-2S n-1S n-2D n-2D n-1V REF+-R 2RI 0R f =R /2Av OS 0D 0i ∑图 P7.1解:（1）∑-=⨯-=1ii REF O 22n i nD V v(2)V 25.13225610O =⨯=v 2.10位R -2R 网络型D ／Ａ转换器如图P7.2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v O =5V,试问V R ＥF 应取何值?D 8D 9S 9S 8RRRIV REF2R 2R 2R 2RS 0D 0R f =RA+-v Oi ∑图Ｐ7．2解:i i i D V v 22910REF O ⨯∑-==（1)输出电压范围REF 1010212~0V --（2)-10V V 55121023REF ≈⨯-=V ３.已知R －2R 网络型D/A 转换器V R ＥF =+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:V 6875.415165O =⨯=v ８位D/A 转换器的最大输出电压V 98.42552565O =⨯=v 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ＶR ＥF =+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V 625.01165O =⨯=v ８位D/A 转换器的最小输出电压V 0195.012565O =⨯=v 位数越多，最小输出电压越小。
5.由５５５定时器、3位二进制加计数器、理想运算放大器A 构成如图Ｐ7．5所示电路。
设计数器初始状态为０00,且输出低电平V OL =0 Ｖ,输出高电平V O Ｈ＝3.２ V ，R ｄ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v O 波形,并标出电压值。
三位二进制加法计数器+-RR 2R 3R2R2R2R2RAv O（2）Q 0Q 1Q 2R D CP（3）（1）μF01.0R 148762CV DD153555R 2DR v I1v I2DISC图P7.５解:(1)虚框(1)电路为多谐振荡器,虚框(2）电路为D/A 转换器, （2)虚框(3)为４进制计数器0000010100112Q 1Q 0Q(3)利用叠加定理可得D ／A 转换器的输出表达式为)214181(210OH O Q Q Q V v ++-=当Ｑ2Q １Q 0=000时，v O =0Ｖ；当Ｑ2Q 1Q ０=0０1时,v O ＝ -0.4V; 当Q 2Ｑ1Q 0=010时,v O = -0.8V ； 当Q 2Q 1Q 0=011时,ｖO = -１．2V; 因此，对应ＣP 的v O 波形为:-0.4V -0.8V -1.2Vv O /VCP t６．一程控增益放大电路如图P7.６所示，图中D i =１时，相应的模拟开关S i 与ｖＩ相接；D ｉ=0，S i 与地相接。
(1)试求该放大电路的电压放大倍数IOV v v A =与数字量Ｄ３D 2Ｄ1D ０之间的关系表达式;(2)试求该放大电路的输入电阻III i v R =与数字量D ３Ｄ2D 1D 0之间的关系表达式。
+-A R RR /4R /8R /2v OS 1S 0S 2S 3v ID 0D 1D 2D 3图P7.6解：(1)）（00112233I O 2222⨯+⨯+⨯+⨯-=D D D D v v）（00112233IOV 2222⨯+⨯+⨯+⨯-==D D D D v v A （２）()00112233I2222⨯+⨯+⨯+⨯=D D D D Rv i 00112233I I I 2222⨯+⨯+⨯+⨯==D D D D Ri v R ７．对于一个8位Ｄ/A 转换器：（1)若最小输出电压增量V LSB 为0.02V ，试问当输入代码为01０0110１时，输出电压ｖO 为多少伏？（2)假设D/A 转换器的转换误差为1/２ＬS Ｂ,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,输入代码为010０1101所对应的输出电压:v O =０.02（26+２３+2２+20)=１.54V 。
（2）8位Ｄ/A 转换器的分辨率百分数为：%3922.0%1001218=⨯-(3）由于D/A 转换器的转换误差为1／2ＬS Ｂ,若要求D ／A 转换器的精度小于0．25%(精度是转换误差与最大输出电压之比），则其分辨率应小于０.5%，因此这一８位Ｄ/Ａ转换器满足要求。
8. A ／D 转换器中取量化单位为Δ，把0～10V 的模拟电压信号转换为3位二进制代码，若最大量化误差为Δ，要求列表表示模拟电平与二进制代码的关系,并指出Δ的值。
模拟电平 二进制代码000 ０01 010 0１１ 1０0 １01 11０ 111解：V 25.18102103====∆LSB V 模拟电平(Ｖ） 二进制代码0＜v I ≤1.25 000 1.25＜v I ≤２. 5 ０01 2. 5<v I ≤3. 7５ 01０ 3.75＜v Ｉ≤5. 0 011５．０<v I ≤6. ２5 １0０ 6.2５＜v I ≤7． 5 101 7. 5＜v I ≤８．7 5 1１0 8.75<ｖＩ≤1０．0 1１１9．一个６位并行比较型A/Ｄ变换器,为量化0~5V 电压，问量化值△应为多少？共需多少比较器？工作时是否要取样保持电路？为什么？ 解:V 645V 5641=⨯=∆ 共需要6３个比较器。
工作时不需要采样保持器,因为转换速度极快，在转换过程中可认为输入电压不变。
10.3位并行比较型Ａ/D 转换器原理图如图P7.12所示。
基准电压V REF =3.2V 。
（1）该电路采用的是哪种量化方式?其量化误差为何值? (2)该电路允许变换的电压最大值是多少？（３）设输入电压V I ＝2.２１3Ｖ,问图中编码器的相应输入数据C 6C 5C 4C 3Ｃ2C 1C ０和输出数据Ｄ２D 1Ｄ０各是多少?解：(１）采用４舍5入的量化方式。