数字电子技术第9章习题解答

9.1 概述
自测练习
1．将数字量转换成模拟量的电路称为（ 数模转换器 ），简称（ DAC ）。

2．将模拟量转换成数字量的电路称为（ 模数转换器 ），简称（ ADC ）。

3．传感器传送过来的信号要经过（模数转换器 ）转换为数字信号才能被数字系统所识别，数字系统发出的信号要经过（数模转换器 ）转换为模拟信号才能被执行机构所识别。

9.2 D/A 转换器
自测练习
1．D/A 转换器的转换特性，是指其输出（模拟量 ）（模拟量，数字量）和输入（数字量 ）（模拟量，数字量）之间的转换关系。

2．如果D/A 转换器输入为n 位二进制数D n -1D n -2…D 1D 0，K v 为其电压转换比例系数，则输出模拟电压为（)2222(00112211o ⋅+⋅++⋅+⋅=----d d d d K v n n n n v ）。

3．常见的D/A 转换器有二进制权电阻网络D/A 转换器、倒T 型电阻网络D/A 转换器、权电流型D/A 转换器、权电容网络D/A 转换器、以及开关树型D/A 转换器等几种类型。

4．如分辨率用D/A 转换器的最小输出电压V LSB 与最大输出电压V FSR 的比值来表示。

则8位D/A 转换器的分辨率为（ 1
218- ）。

5．已知Ｄ／Ａ转换电路中，当输入数字量为10000000时，输出电压为6.4V ，则当输入为01010000时，其输出电压为（ 4V ）。

9.3 A/D 转换器
自测练习
1．A/D 转换器的转换过程通过采样、保持、量化和编码四个步骤完成。

2．A/D 转换器采样过程中要满足采样定理，即采样频率（的一半大于 ）输入信号的最大频率。

3．A/D 转换器量化误差的大小与(量化的方法 )和(编码位数 )有关。

4．A/D 转换器按照工作原理的不同可分为（直接 ）A/D 转换器和（ 间接 ）A/D 转换器。

5．如果将一个最大幅值为5.1V 的模拟信号转换为数字信号，要求模拟信号每变化20mV 能使数字信号最低位LSB 发生变化，那么应选用（ 8 ）位的A/D 转换器。

6．已知A/D 转换器的分辨率为8位，其输入模拟电压范围为0～5V ，则当输出数字量为10000001时，对应的输入模拟电压为（ 2.53V ）。

习题
9.1 某D/A 转换器的电阻网络如图所示。

若V REF = 10V ，电阻R=10 k Ω，试问输出电压v O 应为多少伏？
习题9.1图
解： V V v REF O 33.1)1212(258
≈⨯+⨯= 9.2八位权电阻D/A 转换器电路如图所示。

输入D=D 7D 6…D 0，相应的权电阻R 7=R 0/27，R 6=R 0/26，…，R 1=R 0/21，已知R 0=10M Ω，R F =50k Ω，V REF =10V 。

(1)求v O 的输出范围。

(2)求输入D=10010110时的输出电压。

习题9.2图
解：1）i i i i i i f
REF O S S R R V v ∑∑==-=
∙-=707
0022012 D D D
V v V v o o 0,75.12max min =-=
2) 输入D=10010110时的输出电压为：
V S S R R V v i i i i i i f
REF O 5.715020122012707
00-=⨯-=-=∙-=∑∑==
9.3 10位倒T 形电阻网络D/A 转换器如图所示，当R=R f 时：(1)试求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？
习题9.3图 解：B n REF O N 2
V v -= (1) ()[]
⎪⎭⎫ ⎝⎛-=--=REF 1010REF O V 10241023~012~02V v (2) ()H 2002
V 510REF -= 5121024V 5REF ⨯-= V 10V REF -=
9.4 n 位权电阻D/A 转换器如图所示。

(1)试推导输出电压v O 与输入数字量的关系式；(2)如n=8，V REF =-10V ，当R f =8
1R 时，如输入数码为20H ，试求输出电压值。

习题9.4图
解：(1)
()
f O
003n 3n 2n 2n 1n 1n REF R v 2D 2D 2D 2D R V -=⋅++⋅+⋅+⋅------ ()003n 3n 2n 2n 1n 1n f REF O 2D 2D 2D 2D R
R V v ⋅++⋅+⋅+⋅-=------ B f REF O N R
R V v -= (2) V 40324
5H 20810v O =⨯=⨯= 9.5 由AD7520组成双极性输出D/A 转换器如图所示，根据电路写出输出电压v O 的表达式。

习题9.5图 解：B F B B 10F REF O R R V N R 2R V v --=
9.6 并联比较型A/D 转换器电路如图所示。

C i 为比较器，当输入V +＞V -时，比较器输出为1，反之比较器输出为0。

求v I 分别为9V ，6.5V ，4V ，1.5V 时，电路对应的二进制输出CBA 。

习题9.6图
解：当v I 为9V 时，电路对应的二进制输出CBA=100
当v I 为6.5V 时，电路对应的二进制输出CBA=011
当v I 为4V 时，电路对应的二进制输出CBA=010
当v I 为1.5V 时，电路对应的二进制输出CBA=001
9.7计数型A/D 转换器电路如图所示。

设三位D/A 转换器的最大输出为+7V ，CP 的频率f CP =100kHz ，A/D 转换前触发器处于0状态。

在图示输入波形条件下画出输出波形，并说明完成转换时计数器的状态及完成这次转换所需的时间。

v
v Vc v I v O t
t
习题9.7图
解：波形如下：
完成转换时计数器的状态是110，及完成这次转换所需的时间是0.06ms
v O
Vc v I v O t
0.5V 1.5V 2.5V 3.5V 4.5V 5.5V。