1、自我檢測題5.6.高位為A.7.A.8.1 .就實質而言，D/A轉換器類似于譯碼器,A/D轉換器類似于編碼器。2 電壓比較器相當于1位A/D轉換器。3 . A/D轉換的過程可分為采樣、保持、量化、編碼 4個步驟。4 就逐次逼近型和雙積分型兩種A/D轉換器而言，雙積分型 的抗干擾能力強,逐次逼近型的轉換速度快。A/D轉換器兩個最重要的指標是分辨率和轉換速度。8位D/A轉換器當輸入數字量只有最低位為1時，輸出電壓為0.02V，若輸入數字量只有最1時，則輸出電壓為 V 。0.039 B . 2.56 C . 1.27 D.都不是D/A轉換器的主要參數有 、轉換精度和轉換速度。分辨率 B.輸入電阻 C

2、 .輸出電阻 D .參考電壓圖T7.8所示R-2R網絡型D/A轉換器的轉換公式為圖 T7.8A. VoB. Vo =上與£ D2i3247C. VoD. Vo9.解：D/A轉換器的轉換誤差是一個綜合性的靜態性能指標，通常以偏移誤差、增益誤差、非線 性誤差等內容來描述轉換誤差。偏移誤差是指D/A轉換器輸出模擬量的實際起始數值與理想起始數值之差。增益誤差是指實際轉換特性曲線的斜率與理想特性曲線的斜率的偏差。D/A轉換器實際的包絡線與兩端點間的直線比較仍可能存在誤差，這種誤差稱為非線性誤差。10. 比較權電阻型、R-2R網絡型、權電流型等 D/A轉換器的特點，結合制造工藝、轉換的精度 和轉

3、換的速度等方面比較。解：權電阻型D/A轉換器的精度取決于權電阻精度和外接參考電源精度。 很難保證每個電阻均有很高精度，因此在集成D/A轉換器中很少采用。R-2R網絡型D/A轉換器電阻網絡中只有 R和2R兩種阻值的電阻，且比值為2。雖然集成電路技 術制造的電阻值精度不高， 但可以較精確地控制不同電阻之間的比值， 從而使R-2R網絡型D/A轉換 器獲得較高精度。權電流型D/A轉換器可以消除模擬開關導通電阻產生的影響。同時可獲得較高的轉換速度。11. 2 A模/數（A/ D）中包括哪些主要部分？它們各起什么作用？ 解：2 A模/數轉換器由1個差分放大器、一個積分器、1個比較器、字濾波器組成。差分放大

4、器：將輸入信號 Vi減去來自1位DAC勺反饋信號得到誤差信號， 積分器：積分器對誤差信號 ve進行積分。電壓比較器：當積分器的輸出電壓vg>0V時，輸出VgZ為高電平（邏輯為低電平（邏輯0 ）實際上，該電壓比較器可以看成是1位的DAC由一模擬選擇開關構成。當輸入為邏輯 時，把輸出端Vf接地。D/A轉換器可能存在哪幾種轉換誤差？試分析誤差的特點及其產生誤差的原因。由于其阻值范圍太寬,1個1bit的DAC和數Ve= Vi Vf。1 ）；當 Vg< 0V 時，Vg1位的ADC1時，把輸出端Vf接+Vref；當輸入為邏輯0在采樣信號CP的作用下，D觸發器的Q端送出一串行的數字序列 c。此串

5、行的數字序列經數字 抽取濾波器濾波，從而獲得并行n位數字量輸出。12.從精度、逐次逼近型周期，n是位數)工作速度和電路復雜性比較逐次逼近、并行比較、2-A型A/D轉換器的特點。A/D轉換器的優點是電路結構簡單，構思巧妙，轉換速度較快(只需要n+2個CP，所以在集成A/D芯片中用得最多。由于位數越多，轉換時間越長，因此，分辨率 在14位至16位，速率高于幾 Msps的逐次逼近 ADC非常少見。并行比較型A/D轉換器雖然具有轉換速度極高的優點，但n位的A/D轉換器需要提供2n-1個比較器。2 - A轉換器中的模擬部分非常簡單(類似于一個1bit ADC )，而數字部分要復雜得多，按照功能可劃分為數

6、字濾波和抽取單元。由于更接近于一個數字器件，2-A ADC的制造成本非常低廉。習 題1 . n位權電阻型D/A轉換器如圖P7.1所示。(1) 試推導輸出電壓 Vo與輸入數字量的關系式；Vref= -10V時，如輸入數碼為20H，試求輸出電壓值。(2) 如 n=8,圖 P7.1解:(1) Vo10(2) VO =x32 =1.25V2562 . 10位R-2R網絡型D/A轉換器如圖P7.2所示。(1) 求輸出電壓的取值范圍；(2) 若要求輸入數字量為 200H時輸出電壓Vo=5V，試冋Vref應取何值?圖 P7.2解: VO獸 ZDi 込2 i =0(1)輸出電壓范圍0弓Arefi10V(2)

7、Vref =-113x575123.已知R-2R網絡型D/A轉換器VRe=+5V,試分別求出4位D/A轉換器和8位D/A轉換器的最大 輸出電壓，并說明這種 D/A轉換器最大輸出電壓與位數的關系。解：4位D/A轉換器的最大輸出電壓：8位D/A轉換器的最大輸出電壓 由此可見，最大輸出電壓隨位數增加而增加，但增加幅度并不大。4 .已知R-2R網絡型D/A轉換器*e=+5V,試分別求出4位D/A轉換器和8位D/A轉換器的最小 輸出電壓，并說明這種 D/A轉換器最小輸出電壓與位數的關系。解：4位D/A轉換器的最小輸出電壓8位D/A轉換器的最小輸出電壓 位數越多，最小輸出電壓越小。5 .由555定時器、3

8、位二進制加計數器、理想運算放大器A構成如圖P7.5所示電路。設計數器初始狀態為000,且輸出低電平VOl=0 V，輸出高電平V0hf3.2 V , R為異步清零端，高電平有效。(1) 說明虛框(1)、(2)部分各構成什么功能電路?(2) 虛框(3)構成幾進制計器？(3) 對應CP畫出Vo波形，并標出電壓值。圖 P7.5解：(1)虛框(1)電路為多諧振蕩器，虛框(2)電路為D/A轉換器，(2) 虛框(3)為4進制計數器(3) 利用疊加定理可得 D/A轉換器的輸出表達式為vo=OV；vo= -0.4V ；vo= -0.8V ；vo= -1.2V ；當 QQQ=000 時，當 QQQ=001 時，當

9、 QQQ=010 時，當 QQQ=011 時，因此，對應CP的Vo波形為：6 .一程控增益放大電路如圖 P7.6所示，圖中D=1時，相應的模擬開關 Si 與 VI相接；D=0, S 與地相接。(1) 試求該放大電路的電壓放大倍數 Av =血與數字量DDDD之間的關系表達式;VI(2) 試求該放大電路的輸入電阻 R =與數字量DDDD)之間的關系表達式。iI圖 P7.6解：(1) Vo =-V|(D3X23 +D2X22X21 +D0X20)(2) i =(D3X23+D2X22+D4 X21+D0X20 )R7 .對于一個8位D/A轉換器：(1) 若最小輸出電壓增量 Vlsb為0.02V，試問

10、當輸入代碼為01001101時，輸出電壓Vo為多少 伏？試問這一解：輸出電壓:(2)(3)(2) 假設D/A轉換器的轉換誤差為1/2LSB ,若某一系統中要求 D/A轉換器的精度小于0.25%, d/a轉換器能否應用？(1)當8位D/a轉換器的最小輸出電壓增量為0.02V時，輸入代碼為01001101所對應的Vo=0.02 (26+23+22+20) =1.54V。8位D/a轉換器的分辨率百分數為：由于D/a轉換器的轉換誤差為1/2LSB，若要求D/a轉換器的精度小于0.25% (精度是轉111解：i =Vlsb=1.25V238模擬電平(V)二進制代碼0< Vi < 1.2500

11、01.25 < Vi< 2. 50012. 5 < Vi< 3. 750103.75 < Vi< 5. 00115.0 < Vi< 6. 251006.25 < Vi < 7. 51017. 5 < Vi< 8.7 51108.75 < VI w 10.01119 .一個6位并行比較型A/D變換器，為量化05V電壓，問量化值應為多少？共需多少比較 器？工作時是否要取樣保持電路？為什么？解:匕=X5V6464共需要63個比較器。工作時不需要采樣保持器，因為轉換速度極快，在轉換過程中可認為輸入電壓不變。10. 3位并行比

12、較型 A/D轉換器原理圖如圖 P7.12所示。基準電壓 VRef=3.2Vo(1) 該電路采用的是哪種量化方式？其量化誤差為何值？(2) 該電路允許變換的電壓最大值是多少？(3) 設輸入電壓V=2.213V，問圖中編碼器的相應輸入數據 GC5C4GC2C1C0和輸出數據DaDDb各是多少？ 解：(1 )采用4舍5入的量化方式。 Jvref =0.4V o電路的最大量化誤差不大于 丄A=0.2V o8 2(2) 該電路允許變換的電壓最大值為：(3) 當輸入電壓為2.213V時，代碼轉換器(即編碼器)的輸入數據COGC3C2CO=0011111，輸出數據 D2DD0=101o11.如圖P7.11

13、(a)所示為一 4位逐次逼近型A/D轉換器，其4位D/A輸出波形V。與輸入電壓 VI分別如圖P7.11 (b)和(C)所示。(1) 轉換結束時，圖P7.11 (b)和(C)的輸出數字量各為多少？(2) 若4位A/D轉換器的輸入滿量程電壓 Vfs = 5V,估計兩種情況下的輸入電壓范圍各為多少？vo0vo0tvi圖 P7.11圖(c )輸出的數字量為1011解：(1)圖(b)輸出的數字量為0100,(2)V.sb=，且A/D轉換器采用只舍不入量化方式。輸出數字量0100對應的電壓范圍為1.252n 16< VIV 1.5625 ;輸出數字量1011對應的電壓范圍為 3.4375 <

14、vi V 3.75 o12.計數式A/D轉換器框圖如圖P7.12所示。D/A轉換器輸出最大電壓 Voma=5V, V，為輸入模 擬電壓，X為轉換控制端，CP為時鐘輸入，轉換器工作前 X= 0, R使計數器清零。已知，VI >Vo時, Vc= 1 ; Vi < Vo 時，Vc= 0。當 Vi = 1.2V 時，試問(1) 輸出的二進制數 C4DODD)=?(2) 轉換誤差為多少？(3) 如何提高轉換精度？圖 P7.12解：(1) A/D分辨率即最小量化單位1 2當 V=1.2V 時， =(7.44)0 D4D3D2D1D0 =(01000S(2) 轉換誤差=23 X S-1.2=0.

15、903V(3) 可用兩種措施：增加計數器位數采用四舍五入量化，在 D/A輸出加一個負向偏移電壓1/2 Msb。對于n位的計數型A/D轉換器，其最大的轉換時間可達 2n-1個時鐘周期。而且計數器的時鐘頻 率不能太高，以便在每個時鐘周期內DAC能建立穩定的電壓輸出。因此，計數型A/D轉換器只能用于對轉換速度要求不高的場合。13. 10位雙積分型 D/A轉換器的基準電壓 VRe=8V,時鐘頻率fCP為1MHz則當輸入電壓 Vi=2V 時，完成A/D轉換器所需要的時間。解：第1次積分所需要的時間：T1=1CpX 210=1us X 1024=1024us第2次積分所需要的時間：T2=TcpX 210x 0.25=1us X 256=256us總共需要時間 T=T1+T2=1024+256=1280us14. 雙積分式 A/D如圖P7.14所示。若被測電壓VI(max = 2V,要求分辨率W 0.1mV,貝進制計數器的計數總容量N應大于多需要多少位的二進制計數器？若時鐘頻率fcp=200kHz,則采樣保持時間為多少？若fcp=200kHz,l VI 1<1