第四篇习题 第三章

　题4.3.1

　题图4.3.1是权电阻D／A转换器电路。

　（1）试求输出模拟电压vo和输入数字量的关系式； （2）若n=8，并选最高位(MSB)权电阻R7=10kΩ，试求其它各位权电阻的阻值。

　 题图4.3.1 解：

　（1） 输出模拟电压vo和输入数字量的关系式：

　∵ ∴ （2） ∵R7=10kΩ，∴R6=2R7=20kΩ，R5=4R7=40kΩ，R4=8R7=80kΩ，R3=16R7=160kΩ，R2=32R7=320kΩ，R1=64R7=640kΩ，R0=128R7=1280kΩ

　题4.3.2

　某倒T形电阻D／A转换器，其输入数字信号为8位二进制数10110101，VREF=-10V，试求：

　（1）Rf=R/3时的输出模拟电压； （2）Rf=R时的输出模拟电压。

　 解：

　（1） Rf=R/3时，＝2.357V （2） Rf=R时，vO=7.07V

　题4.3.3

　在进行D／A转换的试验中，若误将MSB和LSB的顺序接错，如图题4.3.3所示，试画出其输出电压vO的波形。

　8421BCD码 加法计数器

　D/A LSB LSB MSB MSB vO CP

　图题4.3.3 解：

　∵D/A输入二进制数依次为：0000、1000、0100、1100、0010、1010、0110、1110、0001、1001、0000，∴输出电压vO的波形如下：

　 0 4 8 12 16 0 8 4 12 2 10 6 14 1 9 0 t vO

　 题4.3.4

　为了把一个8位的数字信号转换成模拟电压信号，能否选用10位D／A转换器?如果可用，D/A转换器的数据信号线应如何接法?

　解：

　可以用，仅需将10位D／A转换器的最低2位数据输入线接地即可。也可将其高2位接地，但此法使输出模拟量范围只有前一方法的1/4（在其它电路不变的情况下）。

　 题4.3.5

　已知某D／A转换器电路的其最小分辨电压VLSB为2.442mV，最大满刻度输出电压Vom=10V，试求该电路输入数字量的位数n为多少?其基准电压VREF是几伏? 解：

　∵1/（2n-1）＝VLSB/Vom＝2.442×10-3/10

　 ∴n＝12

　∵Vm＝-VREF(2n-1)/2n

　∴VREF＝-10.002442V

　题4.3.6

　集成化4位权电流型D／A转换器电路原理图如图题P4.3.6所示。其中R＝10kΩ，Rf＝5kΩ，当输入数字信号d3、d2、d1、d0均为1时（高电平1为4V），计算输出模拟电压vo。

　 图题P4.3.6 解：

　当d3～d0＝1111时，＝0000，4只二极管全导通，∴4只三极管T全截止，4只多发射极管全导通，且各管发射极电压与运放连接三极管的发射极电压相同，此时：

　IO = VREF/48kΩ = 0.125mA

　∴VO = (8+4+2+1)IORf＝15×0.125×5＝9.375V

　题4.3.7

　在本教材图4.3.13(a)所示的逐次逼近型A／D转换器电路中，若n=8位，量化间隔S＝0．04伏，试按时钟顺序列表说明输入电压为8.21V的转换过程和输出结果（列表项目：时钟顺序、8位数码寄存器的状态、比较器同相输入端电压vI＇，及反相输入端电压vF的大小关系、比较器输出等）。

　解：

　CP Q7~Q0 VF=VO-0.5S VI’∣VF C 操作 1 10000000 5.1 > 1 Q7=1 留 2 11000000 7.66 > 1 Q6=1 留 3 11100000 8.94 < 0 Q5=1 舍 4 11010000 8.3 < 0 Q4=1 舍 5 11001000 7.98 > 1 Q3=1 留 6 11001100 8.14 > 1 Q2=1 留 7 11001110 8.22 < 0 Q1=1 舍 8 11001101 8.18 > 1 Q0=1 留 9 11001101 8.18 > 1 11001101 10 11001101 8.18 > 1 读出

　题4.3.8

　在本教材图4.3.15所示的双积分型ADC电路中，当计数器为十进制时，其最大计数值为N=(3000)10时钟频率fCP=20kHz，VREF=-10V。

　（1）完成一次转换最长需要多少时间?

　 （2）当计数器的计数值D＝(750)10试问其输入电压vI为几伏? 解：

　（1）TCP=1/fCP=0.05mS

　∴Tmax=T1+T2max=3001TCP+3000TCP=300.05mS （2）∵D=-(vI/VREF)3001

　∴vI=750×10/3001＝2.499V

　题4.3.9

　某双积分型ADC电路中，其计数器由四片十进制集成计数器T210组成，最大计数值为N=(6000)10，计数脉冲的频率fCP＝30kHz，积分电容C=lμf，VREF=-5V，积分器的最大输出电压VOM=-10V，试求：

　（1）积分电阻R的阻值； （2）若计数器的计数值N2=(2345)10时，其输入电压vI为几伏? 解：

　（1）∵TCP=1/fCP=0.033mS ∴T1=6001TC＝0.200033S

　∵VOM=(VIM/R)×T1/C=(5/R)×0.2/10-6=10V

　∴R=100kΩ （2）∵D=(vI/VREF)6001

　∴vI=2345×5/6001＝1.954V

　题4.3.10

　图题4.3.10所示为并／串行比较型ADC电路，它由两个n=4位的并行比较型ADC串接而成，从而实现了8位转换。图中，4位并行ADC与DAC所用的基准电压VREF=4V，若输入模拟量为2.7V，试求其输出数字量。

　 图题4.3.10 解：

　高4位：VLSB=4/24=0.25V，VI/VLSB=2.7/0.25=10.8，量化后取10，∴高4位＝1010 低4位：高4位1010经D／A转换输出为2.5V，∴运算放大器输出为（2.7-2.5）×16＝3.2V，3.2/0.25＝12.8，量化后取12，∴低4位＝1100 ∴总输出为：10101100