第四篇習題

第三章

題4.3.1

題圖4.3.1是權電阻D／A轉換器電路。

（1）試求輸出模擬電壓vo和輸入數字量的關系式；

（2）若n=8，并選最高位(MSB)權電阻R7=10kΩ，試求其它各位權電阻的阻值。

題圖4.3.1

解：

（1）

輸出模擬電壓vo和輸入數字量的關系式：

∵

∴

（2）

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

題4.3.2

某倒T形電阻D／A轉換器，其輸入數字信號為8位二進制數10110101，VREF=-10V，試求：

（1）Rf=R/3時的輸出模擬電壓；

（2）Rf=R時的輸出模擬電壓。

解：

（1）

Rf=R/3時，＝2.357V

（2）

Rf=R時，vO=7.07V

題4.3.3

在進行D／A轉換的試驗中，若誤將MSB和LSB的順序接錯，如圖題4.3.3所示，試畫出其輸出電壓vO的波形。

8421BCD碼

加法計數器

D/A

LSB

LSB

MSB

MSB

vO

CP

圖題4.3.3

解：

∵D/A輸入二進制數依次為：0000、1000、0100、1100、0010、1010、0110、1110、0001、1001、0000，∴輸出電壓vO的波形如下：

0

0

0

t

vO

題4.3.4

為了把一個8位的數字信號轉換成模擬電壓信號，能否選用10位D／A轉換器?如果可用，D/A轉換器的數據信號線應如何接法?

解：

可以用，僅需將10位D／A轉換器的最低2位數據輸入線接地即可。也可將其高2位接地，但此法使輸出模擬量范圍只有前一方法的1/4（在其它電路不變的情況下）。

題4.3.5

已知某D／A轉換器電路的其最小分辨電壓VLSB為2.442mV，最大滿刻度輸出電壓Vom=10V，試求該電路輸入數字量的位數n為多少?其基準電壓VREF是幾伏?

解：

∵1/（2n-1）＝VLSB/Vom＝2.442×10-3/10

∴n＝12

∵Vm＝-VREF(2n-1)/2n

∴VREF＝-10.002442V

題4.3.6

集成化4位權電流型D／A轉換器電路原理圖如圖題P4.3.6所示。其中R＝10kΩ，Rf＝5kΩ，當輸入數字信號d3、d2、d1、d0均為1時（高電平1為4V），計算輸出模擬電壓vo。

圖題P4.3.6

解：

當d3～d0＝1111時，＝0000，4只二極管全導通，∴4只三極管T全截止，4只多發射極管全導通，且各管發射極電壓與運放連接三極管的發射極電壓相同，此時：

IO

=

VREF/48kΩ

=

0.125mA

∴VO

=

(8+4+2+1)IORf＝15×0.125×5＝9.375V

題4.3.7

在本教材圖4.3.13(a)所示的逐次逼近型A／D轉換器電路中，若n=8位，量化間隔S＝0．04伏，試按時鐘順序列表說明輸入電壓為8.21V的轉換過程和輸出結果（列表項目：時鐘順序、8位數碼寄存器的狀態、比較器同相輸入端電壓vI＇，及反相輸入端電壓vF的大小關系、比較器輸出等）。

解：

CP

Q7~Q0

VF=VO-0.5S

VI’∣VF

C

操作

10000000

5.1

Q7=1

留

11000000

7.66

Q6=1

留

11100000

8.94

0

Q5=1

舍

11010000

8.3

0

Q4=1

舍

11001000

7.98

Q3=1

留

11001100

8.14

Q2=1

留

11001110

8.22

0

Q1=1

舍

11001101

8.18

Q0=1

留

11001101

8.18

11001101

11001101

8.18

讀出

題4.3.8

在本教材圖4.3.15所示的雙積分型ADC電路中，當計數器為十進制時，其最大計數值為N=(3000)10時鐘頻率fCP=20kHz，VREF=-10V。

（1）完成一次轉換最長需要多少時間?

（2）當計數器的計數值D＝(750)10試問其輸入電壓vI為幾伏?

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

題4.3.9

某雙積分型ADC電路中，其計數器由四片十進制集成計數器T210組成，最大計數值為N=(6000)10，計數脈沖的頻率fCP＝30kHz，積分電容C=lμf，VREF=-5V，積分器的最大輸出電壓VOM=-10V，試求：

（1）積分電阻R的阻值；

（2）若計數器的計數值N2=(2345)10時，其輸入電壓vI為幾伏?

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

題4.3.10

圖題4.3.10所示為并／串行比較型ADC電路，它由兩個n=4位的并行比較型ADC串接而成，從而實現了8位轉換。圖中，4位并行ADC與DAC所用的基準電壓VREF=4V，若輸入模擬量為2.7V，試求其輸出數字量。

圖題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經D／A轉換輸出為2.5V，∴運算放大器輸出為（2.7-2.5）×16＝3.2V，3.2/0.25＝12.8，量化后取12，∴低4位＝1100

∴總輸出為：10101100