数模与模数转换器 习题与参考答案
第11章数模与模数转换器习题与参考答案(最新整理)
. .
1 9 10
7 2 3 4 5 6
CLR LOAD
ENT ENP CLK A B C D
74160
..
RCO 15 14
Q A 13 Q B 12 Q C 11 QD
.
74LS04 1
1
1
1
. .
+5V
. .
510¦¸
510¦¸
510¦¸
510¦¸
【题 12-5】 试设计一个采用 74HC595 的 8 位共阳数码管显示电路，由于室内显示，不需
.
.
12 13
R0(1) R0(2)
10 11
CKA CKB
QA 9
QB QC
5 4 8
QD
.
+12V
.
D0
D1 . D2
D3
1
1
1
1
74LS293
74LS04
.
1
1
1
1
CLK 1k¦¸
RESET
&
7406
1k¦¸
74LS00
.
20k¦¸
10k¦¸
5V
. 20k¦¸
.
.
.
1k¦¸
20k¦¸ 10k¦¸
要很亮，可以采用 74HC595 直接驱动（电源为+5V）。
解：采用 74HC595 扫描驱动。电路图如下：
.
.
.
.
hgf edcba .
15 1 2 3 4 5 6 7 9
QH1
QH
QG
QF
74HC595
SRCK QE
SRCLR QD
第7章 模 数(A D)与数 模(D A)转换
1. ADC0809的引脚
下。
ADC0809的引脚如图7-2所示，各引脚功能如
IN0～IN7：8通路模拟信号输入端，同一时刻 只可有一路模拟信号输入。
ADDA、ADDB、ADDC：地址信号线，输入，用 于选择控制8通路输入模拟量中的某一路工作。ADDA、 ADDB、ADDC与IN0～IN7的关系见表7-1。
2. ADC0809的结构与工作过程 ADC0809的内部结构如图7-3所示，其功能与工作 过程如下： 输入到地址锁存与译码模块的ADDA、ADDB、ADDC 三位地址信号用于决定IN0～IN7中哪一路模拟信号可以输 入，然后使地址锁存与译码模块的ALE＝1，从而使IN0～ IN7中被选中的一路模拟信号经通道选择开关送达比较器 的输入端。
其中，n是可转换成的数字量的位数。所以位
数越高，分辨率也越高。例如，当输入满量程电压为5 V 时，对于8位A/D转换器，A/D转换的分辨率为5 V/255＝ 0.0195 V。
第7章 模/数(A/D)与数/模(D/A)转换
2) 转换时间 转换时间反映了A/D转换的速度。转换时间是启 动ADC开始转换到完成一次转换所需要的时间。目前常用 的A/D转换集成电路芯片的转换时间在微秒数量级。不同 的ADC有不同的转换时间，转换时间是编程时必须考虑的 因素。
第7章 模/数(A/D)与数/模(D/A)转换
START CLOCK
IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7
ADDA ADDB ADDC ALE
通道 选择 开关
地址锁存 和译码
定时和控制
逐次逼近 寄 存 器 SAR
DAC
8位 三态 锁存 缓冲器
ADC
VCC GND
模数转换与数模转换电路问答
模数转换与数模转换电路问答No. 001Σ-Δ型模数转换器与传统的A/D转换器有什么差别？Σ-Δ型模数转换器由Σ-Δ调制器和数字抽取滤波器组成，Σ-Δ调制器量化对象不是传统A/D转换器中信号采样点的幅值，而是相邻两个采样点幅值之间的差值，并将这种值编码为1位的数字信号输出；数字抽取滤波器则具有数字抽取（重采样）和低通滤波的双重功能。
它和传统滤波器最大的差别在于：传统的A/D转换器可以多个通道模拟信号输入共用一个转换器，而Σ-Δ型模数转换器是一个通道一个转换器，传统的A/D转换器每一通道的前端都需要一个抗混叠滤波器，而Σ-Δ型模数转换器因其数字抽取滤波器具有低通滤波功能而避免了混叠失真，所以不需要此器件。
No. 002I2C接口9通道14位电流DAC MAX5112的性能如何？MAX5112是一款14位、9通道电流输出数/模转换器（DAC）（见图1）。
该器件工作在低至3.0V电源，并提供14位的性能，而无需任何调整。
图1MAX5112的内部功能框图器件输出范围优化用于偏置大功率可调节激光源，9个通道中每一路都带有电流源。
并行连接DAC输出可获得额外电流或更高的分辨率。
器件包含内部基准。
I2C兼容接口能够以高达400MHz的时钟速率驱动器件，通过高电平有效的异步CLR输入能够将DAC复位至0，无需使用串口。
器件为驱动接口逻辑电路提供独立的电源输入。
MAX5112工作在-40℃～+105℃温度范围，提供3mm×3mm、36焊球WLP 和5mm×5mm、32引脚TQFN封装。
MAX5112的特点和优势：●低至3.0V的供电电压●集成多路复用器用于输出1和输出2●并行连接输出可增大电流或提高分辨率●I2C兼容串行接口●内部基准●过热保护●-40℃～+105℃温度范围●提供36焊球WLP或32引脚TQFN封装No. 003A/D前都需要加抗混叠滤波器吗？根据奈奎斯特采样定律，A/D的采样频率fs必须高于信号最高频率的两倍，因此一般A/D在进行数模转换前，都会在A/D前加一个抗混迭滤波器，滤去fs/2以上的频率，消除混迭失真的影响。
第九章：数模和模数转换器
第九章：数模和模数转换器一、单选题1想选一个中等速度，价格低廉的A/D转换器，下面符合条件的是（）。
A逐次逼近型B双积分型C并联比较型D不能确定2:下面抑制电网公频干扰能力强的A/D转换器是（）A逐次逼近型B双积分型C并联比较型D不能确定3:不适合对高频信- 号进行A/D转换的是（）。
A并联比较型B逐次逼近型C双积分型D不能确定4:四位DAC和八位DAC的输出最小电压一样大，那么他们的最大输出电压（）。
A 一样大B 前者大于后者C 后者大于前者D 不确定5:四位权电阻DAC和四位R-2R倒T型DAC在参数一样的条件下最大输出电压（）。
A 一样大B 前者大于后者C 后者大于前者D 不确定6:四位权电阻DAC和四位R-2R倒T型DAC在参数一样的条件下分辨率（）。
A 一样大B 前者大于后者C 后者大于前者D 不确定7:下列A/D转换器类型中，相同转换位数转换速度最高的是（）。
A并联比较型B 逐次逼近型C双积分型 D 不能确定&一个无符号8位数字量输入的DAC其分辨率为_______________ 位。
A. 1B. 3C. 4D. 89 .将一个时间上连续变化的模拟量转换为时间上断续（离散）的模拟量的过程称为。
A.采样B.量化C.保持D.编码10.以下四种转换器， __________________ 是A/ D转换器且转换速度最高。
A.并联比较型B.逐次逼近型C.双积分型D.施密特触发器二、判断题1: D/A转换器的建立时间等于数字信号由全零变全1或由全1变全0所需要的时间。
（）2: D/A转换器的转换精度等于D/A转换器的分辨率。
（）3:采用四舍五入量化误差分析时，A/D转换过程中最小量化单位与量化误差是相等的。
（）4:在A/D转换过程中量化误差是可以避免的。
（）5:由于R-2R倒T型D/A转换器自身的优点，其应用比权电阻DAC T泛。
（）6:倒T型网络D/A转换器由于支路电流不变，所以不需要建立时间。
《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。
121omSLB -=nV V最小分辨电压 mV51023512om SLB ≈=-=nV V分辨率001.01023112112110≈=-=-n10.3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 EF9D D 0D /A 转换器2加/减计数器10Q Q 9S C POv图题10.3ii in i nDR R V DR R V V 22229i101f REF 1i1f REF o ∑∑=-===i i D K 29i ∑==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，1023o=KV 。
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≈1mS10.4 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。
第9章 数模与模数转换-习题答案
第9章 数模与模数转换9.1 D/A 转换有哪几种基本类型，各自的特点是什么？解：D/A 转换主要包括：权电阻网络DAC ，T 形电阻网络DAC ，倒T 形电阻网络DAC ，权电流DAC 。
权电阻型DAC ：结构简单；电阻取值范围过大。
T 形电阻网络DAC ：仅用R 、2R 两种阻值；转换速率较慢。
倒T 形电阻网络DAC ：转换速率快。
权电流DAC ：恒流源取代电阻网络，避免了模拟开关压降引起的转换误差，提高了转换精度。
9.2 有一理想指标的5位D/A 转换器，满刻度模拟输出为12 V ，若数字量为11001，采用下列编码方式时，其归一化表示法的DAC 输出电压V o 分别为多少？（1）自然加权码；（2）原码；（3）反码；（4）补码；（5）偏移码。
解：(1) ∵FSR=12V X 1～X 5 ＝11001 (25)10∴O 52525V FSR 129.375 V 322==×= (2) X 1～X 5 ＝11001 为原码，（－9）O 49FSR 912V 3.375 V 21622=−=−×=− (3) X 1～X 5 ＝11001 为反码∴ 原码＝10110 （－6）∴ O 46FSR 612V 2.25 V 21622=−=−×=− (4) X 1～X 5 ＝11001 为补码∴ 原码＝10111 （－7）∴ O 47FSR 712V 2.625V 21622=−=−×=− (5) X 1～X 5 ＝11001 为偏移码∴ 原码＝ 补码 = 01001 （＋9）∴ O 49FSR 912V 3.375 V 21622==×=9.3 图9.2中，若V ref = 8 V ，R = 1 k Ω，R f = 1 k Ω，求：（1）数字量X 1X 2X 3 = 010和100时，V o 分别为多少？（2）分辨率|V o min |等于多少？（3）最大值V o max 等于多少？（4）满刻度值FSR 等于多少？解：图9.2的3位权电阻DAC 电路中(1) X 1X 2X 3 = 010 时, 21012332222282 4 V 82ref f O V R X X X V R ++××=−=−=− X 1X 2X 3 = 100 时, 32848 V 2O V ××=−=− (2) 分辨率 min 321 2 V 2ref f O V R V R == (3) 最大值 3max 322114 V 2ref f O V R V R −=−=− (4) 满刻度值 28 V ref fV R FSR R ==9.4 5位T 形电阻DAC 电路中，V ref = 20 V ，R = R f = 2 k Ω，当数字量X 1X 2X 3X 4X 5 = 10101时，输出电压V o 为多少？FSR 等于多少？解：5位T 型电阻DAC ：43210123455222222ref f O V R X X X X X V R++++=− 5202113.125 V 2×=−=− 20 V ref f V R FSR R==9.5 10位倒T 形电阻DAC 电路中，V ref = 18 V ，R = 2 k Ω，R f = 1 k Ω，求：（1）输出电压V o 的变化范围；（2）若10位数字量X 1~X 10 = 0001011010时，输出电压V o 的值。
大学电子技术基础课后习题答案第9章-数模与模数转换器
9 数模与模数转换器9.1 D/A 转换器9.1.1 10位倒T 形电阻网络D/A 转换器如图题9.1.1所示。
（1）试求出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）由式（9.1.6）可知，10位D/A 转换器输出电压O v 为910022f REFOii i R R v R D ==-⋅⋅∑当98D D …0D =00…0时 O v =0 V当98D D …0D =11…1时，REFO R v R=-，已知f R R =，所以O REF v R =-于是可得到输出电压的取值范围为：0REF V V -。
（2）根据式（1） 109212O REFifii R v V R D =⋅⋅=-⋅⋅∑将98D D …0D =1000000000代入上式，的REF V =﹣10V 。
9.1.2 在图9.1.8所示的4位权电流D/A 转换器中，已知REF V =6V ，1R =48k Ω，当输入3210D D D D =1100时，O v =1.5V ，试确定f R 的值。
解：n 位权电流D/A 转换器的输出电压为1122n fiREF O i n i R R v D R -==⋅⋅∑于是，有11022n O f n iREF i i R v R V D -=⋅⋅=⋅⋅∑依题意，已知n=4，REF V =6V ，1R =48k Ω，3210D D D D =1100，O v =1.5V,代入上式得f R =16k Ω。
9.1.5 可编程放大器（数控可变增益放大器）电路如图题9.1.5所示。
（1）推导电路电压放大倍数/V O I A v v =的表达式。
（2）当输入编码为（001H ）和（3FFH ）时，电压放大倍数V A 分别为多少？ （3）试问当输入编码为（000H ）时，运放1A 处于什么状态？解：（1）图题9.1.5中运放3A 组成电压增益为﹣1的反相比例放大器，O v =﹣REF V 。
第8章-模-数和数-模转换器习题解答
复习思考题8-1 常见的D/A转换器的电路结构有哪些类型？它们各有什么特点？答：目前常用的有权电阻网络D/A转换器、倒T形电阻网络D/A转换器、权电流型D/A转换器和权电容网络D/A转换器等。
权电阻网络D/A转换器结构简单，所用的元件数较少，但电阻阻值相差太大，精度不够高。
倒T形电阻网络D/A转换器克服了阻值相差太大的缺点，但模拟开关存在导通电阻，容易引起误差。
权电流型D/A转换器采用恒流源电路，不受模拟开关导通电阻的影响，但是电路较为复杂。
8-2 D/A转换器的输出量是与输入量一定相等吗？答：一般情况下是不相等的，因为在转换的时候存在这样或那样的误差。
8-3 权电阻网络D/A转换器中的电阻值有什么关系？答：权电阻网络D/A转换器中电阻值的选择应遵循一定原则：流过各电阻支路的电流I i和对应D i位的权值成正比。
例如，对四位权电阻网络D/A转换器来说，数码最高位D3，其权值为23，驱动开关S3连接的电阻R3=23-3=20R；最低位D对应的驱动开关为S0，它连接的权电阻为R=23-0=23R。
因此，对于任意位D i，其权值为2i，驱动开关S i，连接的权电阻值为R i=2n-1-i R，即位权越大,对应的权电阻值就越小。
8-4 影响倒T形电阻网络D/A转换器转换精度的因素有哪些？答：首先，网络中两种电阻R和2R要保证严格的2倍关系。
其次，模拟开关存在导通电阻，为了保证支路的电流大小关系，模拟开关导通电阻也要按照相应的2的整数倍关系递增或递减。
在实际生产过程中，模拟开关导通电阻很难做到这一点。
8-5 D/A转换器的分辨率与A/D转换器的分辨率有何区别?答：D/A转换器分辨率：表示D/A转换器对输入微小量变化的感应程度，是理论上可以达到的精度。
其定义是指输入数字量最低有效位为1时，对应输出可分辨的电压变化量ΔU与最大输出电压Um之比。
A/D转换器分辨率：表示A/D转换器在理论上能够达到的精度，以输出二进制(或十进制)数的位数表示，它描述对输入信号的分辨能力。
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第11章 数模与模数转换器 习题与参考答案
【题11-1】 反相运算放大器如图题11-1所示，其输入电压为10mV ，试计算其输出电压V O 。
图题11-1
解：输出电压为：
mV mV V R R V IN F O 10010101
=⨯=-=
【题11-2】 同相运算放大器如图题11-2所示，其输入电压为10 mV ，试计算其输出电压V O 。
图题11-2 解：mV mV V R R V IN F O 110101111
=⨯=+=）（ 【题11-3】 图题11-3所示的是权电阻D/A 转换器与其输入数字信号列表，若数字1代表5V ，数字0代表0V ，试计算D/A 转换器输出电压V O 。
11-3
【题11-4】 试计算图题11-4所示电路的输出电压V O 。
图题11-4
解：由图可知，D 3~D 0=0101
因此输出电压为：V V V V O 5625.151650101254
===
）（
【题11-5】 8位输出电压型R/2R 电阻网络D/A 转换器的参考电压为5V ，若数字输入为，该转换器输出电压V O 是多少？
解：V V V V O 988.21532565100110012
58≈==
）（ 【题11-6】 试计算图题11-6所示电路的输出电压V O 。
图题11-6 解：V V V D D V V n n REF O 5625.1516501012
5~240==-=-=）（）（
【题11-7】 试分析图题11-7所示电路的工作原理。
若是输入电压V IN =，D 3～D 0是多少？
图题11-7
解：D3=1时，V V V O 6221234==
，D3=0时，V O =0。
D2=1时，V V V O 3221224==
，D2=0时，V O =0。
D1=1时，V V V O 5.1221214==
，D1=0时，V O =0。
D0=1时，V V V O 75.0221204
==，D0=0时，V O =0 由此可知：输入电压为，D3~D0=1101，这时V O =6V++=，大于输入电压V IN =，比较器输出低电平，使与非门74LS00封锁时钟脉冲CLK ，74LS293停止计数。
【题11-8】 满度电压为5V 的8位D/A 转换器，其台阶电压是多少？分辨率是多少？ 解：台阶电压为mV mV V STEP 5.192/50008==
分辨率为：%39.00039.05000/5.195000/===mV V STEP
【题11-9】 若是分辨率要求小于1%，至少要多少位D/A 转换器？
解：1%=1/100>1/2n ，有2n
>100
可知n 应该大于等于7，因此D/A 转换器的位数至少7位。
【题11-10】 解释什么是D/A 转换器的偏移误差？偏移误差可消除吗？ 解：偏移误差是D/A 转换器输入数字为0时，输出电压不为0，输出电压的大小就是偏移误差，偏移误差可以用在输出电压上叠加电压的方法消除。
【题11-11】 如果D/A 转换器的参考电源发生了变化，将引起哪种误差？
解：引起增益误差。
【题11-12】 如果D/A 转换器0832的输入数字为AF （16），参考电压为5V ，其输出电流I OUT1是多少？
解：mA k V AF k V I REF OUT 2278.025617515525615161≈Ω=Ω=
）（
【题11-13】 在学过的几种A/D 转换器中，哪种转换速度快？哪种转换位数多？
解：并联A/D 转换速度最快，Δ－Σ位数最多。
【题11-14】 逐次比较式A/D 转换器的转换时间与转换位数之间有什么关系？
解：转换时间取决于转换转换位数，若位数为n ，转换时钟周期为T C ，则最小转换时间是nT C 。
【题11-15】 某10位A/D 转换器的参考电压为，该转换器能区分的输入模拟信号最小变化量为多少？分辨率是多少？
解：最小变化量是4mV ，分辨率是1/1024=%
【题11-16】 A/D 转换器的采样频率与输入信号频率之间应该满足什么关系？
解：按照采样定理，采样频率至少是输入信号最高有效频率的2倍。
【题11-17】 采样/保持电路的作用是什么？
解：采样保持电路可以在A/D 转换期间保持输入A/D 转换器的电压稳定，减小转换误差。
【题11-18】 如何采用一个A/D 转换器实现多路模拟量转换？
解：可以采用多路转换器，就是采用模拟开关选择A/D 转换器的输入信号。
【题11-19】 A/D 转换器0809的输入电压与输出数字之间，具有什么关系？
解：IN REF REF REF 256V V N V V -+--=
-（）（）（）
【题11-20】 试用D/A 转换器0832与计数器74LS161组成10个台阶的阶梯电压发生器，要求画出完整原理图。
（从0V 不断升高，每次升高一个台阶，在最高电压处返回0V 后，再重复升高过程的电压波形就是阶梯电压）
解：根据题意有原理图如下。
*【题11-21】 试用A/D 转换器0804组成一个8位A/D 转换电路，输入模拟电压范围为0～5V ，采用2个十六进制显示的共阳数码管显示转换结果，用CPLD 器件MAX7128S 实现、并用Verilog HDL 描述十六进制-7段译码器。
要求画出完整电路图与十六进制-7段译码器的Verilog HDL 描述。
第12章 习题与参考答案
【题12-1】某数字电路输入端低电平有效，试设计一个按键电路给该数字电路输入端提供信号。
解：
【题12-2】试设计一个输出低电平有效消除抖动的按键电路。
解：
【题12-3】试设计一个开关量光耦隔离电路，当某开关闭合时，向数字电路输出高电平有效的信号（数字电路侧电源为+5V，开关量侧电源为+12V）。
【题12-4】现有74LS160需要外接发光二极管显示其输出端的电平，要求输出高电平使发光二极管亮，试设计该电路（电源为+5V）。
解：
【题12-5】试设计一个采用74HC595的8位共阳数码管显示电路，由于室内显示，不需要很亮，可以采用74HC595直接驱动（电源为+5V）。
解：采用74HC595扫描驱动。
电路图如下：
【题12-6】某继电器工作电压12V，工作电流50mA，若采用74LS00门电路输出的有效高电平控制，试设计该继电器驱动电路。
解：
基极限流电阻R B=（）/=Ω，选Ω。
这里取V OH=，V BE=
验证：I B=（）/ kΩ=，
I C=I B×β=×180=59mA
由于集电极电流IC大于继电器工作电流，所以可以使三极管饱和。
【题12-7】某继电器工作电压6V，工作电流50mA，若采用74HC04门电路输出的有效高电平控制，试设计光耦隔离电路驱动该继电器（电源为+6V）。
解：
TLP521二极管的电流为IF=（VOH-1V）/330=（4V-1V）/330≈1mA，由于TLP521的电流传输比CTR=1~6，若取最小值1，则流过光耦三极管的电流为1mA，该电流流入9013的
基极（忽略电阻R3），使流入9013集电极的临界饱和电流为180mA（β=180），远大于继电器的工作电流50mA，因此9013可以可靠饱和。
【题12-8】非门74LS04输出低电平有效，现需要驱动电压为12V、线圈阻值为300的继电器，试设计该继电器的驱动电路。
解：继电器工作电流为 12V/300Ω=40mA
由图，TLP521二极管的电流为IF=（）/91=360≈1mA，由于TLP521的电流传输比CTR=1~6，若取最小值1，则流过光耦三极管的电流为1mA，该电流流入9013的基极（忽略电阻R3），使流入9013集电极的临界饱和电流为180mA（β=180），远大于继电器的工作电流40mA，因此9013可以可靠饱和。
【题12-9】某共阳数码管中每段都是由4个发光二极管串联构成，若数码管驱动电源为12V，试采用74LS247译码电路设计该数码管的驱动电路（可用ULN2803）。
解：
图中，流过数码管中发光二极管电流为：（×4）/240Ω=20mA。
【题12-10】试采用MOC3063设计一个74LS04输出有效高电平驱动交流220V、5A电炉丝负载的电炉。
【题12-11】试用74LS244、74LS76、74LS247、门电路和三极管设计一个4位共阳数码管扫描显示电路。
解：该例原理图如下：。