《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。

1

2

1om

SLB -=

n

V V

最小分辨电压 mV

51023

51

2

om SLB ≈=

-=n

V V

分辨率

001.01023

1

1

2

11

21

10

≈=

-=

-n

10.3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 EF

9

D D 0

D /A 转换器

2

加/减计数器

10

Q Q 9

S C P

O

v

图题10.3

i

i i

n i n

D

R R V D

R R V V 2

2

22

9

i

101f REF 1

i

1f REF o ∑∑=-==

=

i i D K 29

i ∑==

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，

1023

o

=K

V 。

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

≈1mS

10.4 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。

图T10.4表示出的是两种量化方法。其中图T10.4(a)的最大量化误差为Δ。图T10.4(b)的最大量化误差为Δ/2。

000001010011100101110111000

0010100111001011101110

1/82/83/84/85/86/87/81V ΔΔΔΔΔΔΔΔ01234567========(7/8)V 6/85/84/83/82/81/80

1V 13/1511/159/157/155/153/151/15

ΔΔΔΔΔΔΔΔ01234567========(14/15)V 12/1510/158/156/154/152/150

模拟电平二进制代码代表的模拟电平

模拟电平二进制代码代表的模拟电平

（a ）

（b ）

图T10.4

把量化的数值用二进制代码表示，称为编码。这个二进制代码就是A/D 转换的输出结果。例如：要把0～+1V 的模拟电压信号转换成3位二进制代码，这时便可以取Δ=

（1/8）V ，并规定凡数值在0～（1/8）V 之间的模拟电压都当作0×Δ看待，用二进制的000表示；凡数值在（1/8）V ～（2/8）V 之间的模拟电压都当作1×Δ看待，用二进制的001表示，……等等，如图T10.7（a ）所示。其中的8组二进制代码即为对应的量化值的编码。

10.5 在双积分型A/D 转换器中，输入电压v I 和参考电压V REF 在极性和数值上应满足什么关系？如果|v I |>|V REF |，电路能完成模数转换吗？为什么？

在双积分型A/D 转换器中，输入电压v I 和参考电压V REF 在极性上应相反，数值上应满足|v I |<|V REF |。

若|v I |>|V REF |，会使第二次积分时间T 2大于第一次积分时间T 1，从而使第二次积分时的计数值大于2n ，这一数字量不再与输入模拟电压成正比，所以不能完成正常的模数转换。

10.6 在应用A/D 转换器做模数转换过程中应注意哪些主要问题，如某人用满度为10V 的8位A/D 转换器对输入信号为0.5V 范围内的电压进行模数转换，你认为这样使用正确吗？为什么？

在应用A/D 转换器做模数转换过程中应注意以下主要问题： 1.了解各控制信号的转换时序。 2.调节零点和满刻度值。

3.根据输入电压的动态范围，调节与之相适应的参考电压，以保证一定的转换精度。

4.正确的接地。

如某人用满度为10V 的8位A/D 转换器对输入信号为0.5V 范围内的电压进行模数转换，是不正确的。因为此时的输入电压动态范围远小于满度值，不能保证转换精度。

10.710位倒T 型电阻网络D/A 转换器如图题10.7所示，当R =R f 时： （1）试求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） i

n i n

D

R R V V 2

2

1

0i

1f R E F o ∑-=-=

当R =R f 时 i

i i n i n

D

V D

V V 2

2

22

9

i

10

REF 10

i

REF o ∑∑=-=-

=-

=

当数字量全0时： V o =0V 当数字量全1时： R E F 10

10

REF o 1024

1023)12

(2

V V V -

=--=

输出电压的取值范围： 0V ～REF

1024

1023V -

（2）(200)H =(1000000000)B =(512)D

V 105512

10242

290

i

o

10

REF -=⨯-

=-

=∑=i

i D

V V