数字电路与逻辑设计教学资料-第7章数模与模数转换器

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1、第七章习题1.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转换器输岀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。2・〃位权电阻型D/A转换器如图7・26所示。(1)试推导输出电压m与输入数字量的关系式；

2、(2)如〃=8,Uref=・10V时，如输入数码为20H,试求输出电压值。图7-26题2图解：(1)巾—辱2/=<)(2)vo=—x32=1.25V2563・10位R・2/?网络型D/A转换器如图7・27所示。(1)求输出屯压的取值范围；(2)若要求输入数字量为200H时输出电压m=5V,试问Vref应取何值?图7-27题3图解：vo=-%ZD/x2/2z=o210-l(1)输出电压范围oVref2(2)Vref1023~~~5i2x5V-10V4.由555定I］寸器、3位二进制加计数器、理想运算

3、放人器A构成如图7・28所示电路。设计数器初始状态为000,且输出低电平Vol=0V,输出高电平Voh=3.2V,&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g波形，并标出电压值。解：(1)虚框(1)电路为多谐振荡器，虚框(2)电路为D/A转换器,(1)虚框(3)为4进制计数器(2)利用叠加定理可得D/A转换器的输出表达式为vo=-Voh(*Qo+£©)当022120=000吋，vo=OV；当0(2100=001

4、时，v0=-0.4V；当222120=010时，vo=-0.8V；当022120=011时，y0=-1.2V；因此，对应CP的巾波形为：CP0-0.4V-0.8V-1.2V_rururLFL_hj:0n_5.一程控增益放大电路如图7・29所示，图中D=1时，和应的模拟开关&与叨相接；D=0,Si与地相接。(1)试求该放大电路的电压放大倍数Av=空与数字量D3D2D}Dq之间的关系表达式；(2)试求该放大电路的输入电阻&二虫与数字量D3D2DQ0之间的关系表达式。/

5、解：(1)v0=-Vj(D3x2

6、3+D2x22X21+D0x2°)Av=-^-=-(D3x23+D2x22+D1x2*+Dox2°)(2)i=^-(Z)3x23+D2x22+x2*4-Dox2°)ViRR、=—=iiD3x23+D2x22+D{x2[+Pox2°4.计数式A/D转换器框图如图7-30所示oD/A转换器输出最大电压vOmax=5V,刃为输入模拟电压，X为转换控制端，CP为吋钟输入，转换器工作前X=0,Rd使计数器清零。已知，力＞巾时‘比=1;viQo时‘比=0。当Vi=1.2V时'试问(1)输出的二进制数D4D3D

7、2DiDo=?(2)转换误差为多少？(3)如何提高转换精度？图7-30题6图解：(1)A/D分辨率即最小量化单位S=VrsR==—=0.161922n-131当Vj=1.2V时，—=（7.44）I0D4D3D2Q1Q=（01000）2s（2）转换误差=23xS-1.2=0.903V（3）可用两种措施：增加计数器位数采用四舍五入量化，在D/A输岀加一个负向偏移电压1/2Vlsbo对于n位的计数型A/D转换器，其最大的转换吋间可达2〃・1个I］寸钟周期。而且计数器的时钟频率不能太高，以便在每个时钟周期

8、内DAC能建立稳定的电压输出。因此，计数型A/D转换器只能用于对转换速度要求不高的场合。7・双积分式A/D如图7・31所示。（1）若被测电压VI（max）=2V,要求分辨率<0.1mV,则二进制计数器的计数总容量N应大于多少？（2）需要多少位的二进制计数器？（3）若时钟频率&p=200kHz,则采样保持时间为多少？（4）若&p=200kHz,IviI

9、计数器的总容量N为：12xlO3N=2n>—+1=——+1=20001F0」（冋答20000亦可算对）（2）V215_,<^<215故需15位的二进制计数器，如果包括控制开关S用的一位时，应采用16位二进制计数器。（回答15位可以算对）（3）采样/保持时间Tn>2nxTCP=215x——!——=163.84ms11200kHz（4）V（）（max）=V1=X2"XTcpXVREE则RC=65.536ms