电子教案《数字电子技术基础》(第三版 周良权)第7章

·42· 第7章 数/模和模/数转换器7.1 二 模拟电压 7.2 R7.3 REF 1082VN -⨯ 7.4 c 7.5 a 7.6 b 7.7 × 7.8 √ 7.9 √7.10 A/D 转换器电子产品有电子秤、数字式电压表、数字式电子温度计、数字式血压计等；D/A 转换器电子产品有VCD 播放机、DVD 播放机、MP3音乐播放机、数字电视机等.7.11 单极性输出电压计算公式为式REF O 1010(7.2.8):2Vu N =-⋅，双极性输出电压为式()B O REF (7.2.10):1024N u V =⋅补.211027C(H)21671612(636)=⨯+⨯+=211006F(H)01661615(111)=⨯+⨯+= 21101BD(H)=116111613(445)⨯+⨯+=补码最高位为1，为负数；最高位为0为正数即为原码[]2181010(27C(H))07C(H)1(182)(1168162)(386)=-+=-=-⨯+⨯+=-补反()()21101006F(H)01661615(111)=⨯+⨯+=补 ()()2110101BD(H)=116111613(445)⨯+⨯+=补单极性输出电压：O 1027C(H):636 6.21V 1024u =-⨯=- O 1006F(H):111 1.084V 1024u =-⨯=-O 101BD(H):445 4.346V 1024u =-⨯=-双极性输出电压：O 386(27C(H)):10 3.77V 1024u -=⨯=-补·43·()O 11106F(H):10 1.084V 1024u =⨯=补 ()O 4451BD(H):10 4.346V 1024u =⨯=补 7.12 （1）在2°R 支路上电流为1REF REF n 111222n n n V V I D R R ----==⋅ 依次可得各电阻支路上电流为2REF REF 221222n n n n V V I D R R ----==⋅3REF REF 3321222n n n n V V I D R R----==⋅⋅M 1REF 11122n V I D R -=⋅⋅0REF 00122n V I D R -=⋅⋅流向运算反相端的总电流为EM BE DE q u a ti o n.D S M T 41REF N i B B 1,2n n i VI I N N R --====∑⋅故O N f u I R =-⋅ （2）当REF f110V,2V R R =+=，位数为n =8时，输入数码为D9（H ）其10B 101316916(217)N =⨯+⨯=故O 1810V 110V 10V 2172172178.47V 225622n u R R -=-=-⨯=-⨯=-⋅分辨率为：REF 81110V =0.039V =39mV 2562V =⨯ 绝对精度为：1110VLSB =0.0195V =19.5mV 22256±±=±± 7.13 (1)设D 9~D 0的10位二进制数对应的十进制数值N B则REF B O1B B 10B ,2V V I N I R R ==⋅()REFB O O1B f B f 10B 2V V u I I R N R R R ⎛⎫=-+=-+ ⎪⎝⎭⋅⋅，而R B =10k Ω(2)当D 9~D 0为全1时，要求O 5V u =-则10REF B O 10B (21)105V 210V V u R ⎡⎤=--+⨯=-⎢⎥⨯⎣⎦L ①R 为AD7520内的等效电阻10k Ω 当D 9~D 0为全0，要求O5V u =+°·44· 则REF B O 100105V 10210VV u ⎛⎫=-⨯+=+ ⎪⨯⎝⎭⋅L ②由式②B 105V 10V-⨯=+，故B 5V V =-，代入①得()10REF 10521105V 10210V-⎡⎤--+=-⎢⎥⨯⎣⎦⋅⋅，解得REF 10V V ≈+因而()REF 9REFREF O B B 101012102V 102102V V V u N N ⎛⎫- ⎪=-+⨯=-- ⎪⨯ ⎪⎝⎭⋅ 输入数码与O u 极性及数位如下表所示B 补补210作为单极性输出电路的输入代码，代入式（7.2.8）REF O110(380)380 3.711V 10241024V u =-=-⨯=-⋅再按照电路图7.2.5可计算出双极性输出电压o1REF O f 11 3.7111010 1.289V 210210u V u R R R ⎛⎫-⎛⎫=-+=-+⨯=- ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭⋅（2）当（N B ）补为17C(H)=(010*******)补，最高位取反后，为210(1101111100)(892)=作为单极性输出电路的输入代码，代入式（7.2.8）REF O1B 108928.711V 10241024V u N =-=-⨯=-再按电路图7.2.5可计算出双极性输出电压为·45·o1REF O f 118.7111010 3.711V 210210u V u R R R ⎛⎫-⎛⎫=-+=-+⨯= ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭⋅上述结果与[例2.2.2]计算结果相同.7.15 根据图题7.15电路可知REF O B B B 1010101010222V u N N N -=-=-=⋅ 而54LS192为可逆十进制计数器,即当Q 3Q 2Q 1Q 0为全0时，或非门出1，使D 触发器Q 翻转一次，若Q 为1，则CP U 有时钟脉冲信号，而CP D =1，LS192进行加法计数，而AD7520的D 3D 2D 1D 0由0000~1001逐步递增变化，当由1001变为0000时，D 触发器又翻转一次使Q =0，使可逆计数器CP U =1，而CP D 有时钟脉冲信号，执行减法计数，由1001~0000逐步递减变化计数. 而O u 值根据D 3~D 0的数码每变化递增或递减一位，输出O u 变化值为REF 101019.765mV 10242V ⨯==的级差.其u O 输出模拟电压与数码关系如下表所示数码输入模拟电压输出D 3 D 2 D 1 D 0 O /mV u0 0 0 0 0 0 0 0 1 9.765 0 0 1 0 19.53 0 0 1 1 29.30 0 1 0 0 39.00 0 1 0 1 48.42 0 1 1 0 58.59 0 1 1 1 68.16 1 0 0 0 78.12 1187.89其输出u O 的波形如图题解7.15所示.图题解7.157.16 (1)()O(max)102120000.005n u δ-≥==，故n =11位. (21)n -为n 位全1，即输出满刻度值的输入数码.（2）85V 5V0.0196V =19.6mV 256121==--为分辨率·46· 因()8REF 8215V 2V -=，故REF 5V V =. （3）即分辨率121n -≤0.2%故()1215000.002n -≥=. 应取n =9位 7.17 (1)根据图示电路,当被转换的输入模拟电压I u 大于某一个比较器反相输入端的基准电压i u -，则在此比较器的输出oi u 以下均为1，再通过编码器输出，其相应数码为D 2~D 0. 根据电路可列出下式关系：D 2=Q 4、1642642D Q Q Q Q Q Q ==+⋅⋅，07654321D Q Q Q Q Q Q Q =⋅⋅⋅⋅⋅⋅ =7654321Q Q Q Q Q Q Q +++⋅⋅⋅（2）按表题解7.17列出输入电压I u 与寄存器状态和输出数字关系：出电压O 0u >的情况，这时在O 0u >时刻，输出数字量为全0并产生溢出，而比较器输出O 0u =（若比较器用双电源会使O 0u <），则门控G 与非门被封，计数器不再计数. 计数器输出全0. 7.19 （1）当双积分A/D 转换器，计数器为n =10，在n 位计数器Q n =1，其所需时间为cp cp122n n T t f ==⋅，则转换一次最长时间为222n T ⨯=. 当cp 频率cp 120kHz f =，故最长时间·47·为10cp 331204822220.017517ms 1201012010n t ⨯=⨯⨯===⨯⨯⋅（2）当运放的最大输出电压为om 10V U =±，在最大输入模拟电压I 10V U =+时，运放积分器在第一次积分最大值也为10V -. 因此：()O 1I cp 1210V n u t u t RC=-=-⋅⋅⋅故10I cp 631111*********0.11012010n R u t C -=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⋅⋅85.3k =Ω （3）由式（7.3.3）可知I REF2nN u V =⋅ 当I 4V u =时，1010224(409.6)(110011001)10N =⨯==当I 1.5V u =时，101022 1.5(153.6)(10011001)10N =⨯==7.20 （1）偏移电压REF 44118110.25V 22222V s =⨯=⨯=（2）因量化单480.5V 2s ==则(0.50.25)V 5.9V N ⨯-≤故1025.90.25(12.3)(1100)0.5N +≤==（3）电子输出数字量为4位数，需时钟脉冲周期数2426T n CP =+=+=，而脉冲周期cp 120s20s 6t μ==μ故时钟频率：cp 6cp110.05MHz =50kHz 2010f t -===⨯。