10.1D/A转换器，其最小分辨电压sB=4mV,最大满刻度输出电压m=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Vm=5V,求 最小分辨电压s如和分辨率。 1 Vom 2”-1 'm 最小分辨电压ua2”二产102*5mV 5 1 1 分辨率 1 2”-20-1023*001 10.3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1Mz,求阶梯波的重复周期，试回 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=O,加计数：S=1,减计 数)。 D/A转换翠 -Yo D为 D 20加/减计数器 CP 图题10.3 =kD,2 当DA转换器的输入为0H时，"次=0. 当DA转换器的输入为3FH时，'人=1023. S=O时，加法计数，D/A转换器的输出波形见图TI0.3 S=1时，减法计数，DA转换器的输出波形见图T10.3
10.1 D/A 转换器，其最小分辨电压 VLSB=4mV，最大满刻度输出电压 Vom=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 Vom=5V，求 最小分辨电压 VLSB和分辨率。 2 1 1 om SLB − = n V V 最小分辨电压 5mV 1023 5 2 1 om SLB = − = n V V 分辨率 0.001 1023 1 2 1 1 2 1 1 10 = − = − n 10.3 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）。 VREF D9 D0 D/A 转换器 2 10 加/减计数器 S Q9 Q0 CP O v 图题 10.3 i i i n i n D R V R D R V R V 2 2 2 2 9 0 i 10 1 REF f 1 0 i 1 REF f o = − = = = i i K D 2 9 0 i = = 当 D/A 转换器的输入为 000H 时， 0 o = K V 。 当 D/A 转换器的输入为 3FFH 时， 1023 o = K V 。 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=0时，加法计数 S=1时，减法计数 阶梯波的重复周期T=2"T=1024×106≈1mS 10.4在AWD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AD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AD转换器把这些取样值转换为输出 的数字量。 图T10.4表示出的是两种量化方法。其中图T10.4)的最大量化误差为△.图T10.4(b) 的最大量化误差为△2。 模拟电平二进制代码代表的模拟电平模拟电平二进制代码代表的模拟电平 v工 7△=(78)V 7△=(14/15)V 7/8 13/15 64=6/8 7110 6M=12/15 68 110 58 101 54=58 9/15 101 54=10/15 100 4△=4/8 100 4A=8/15 48 75- 3 3-3/8 515 3△=6/15 2△=2/8 010 2/8 f010 3/15 2△-4/15 001 1/8 0△=0 n5士300 0- (a) (b) 图T10.4 把量化的数值用二进制代码表示，称为编码。这个二进制代码就是AWD转换的输出 结果。例如：要把0~+1V的模拟电压信号转换成3位二进制代码，这时便可以取△
2 Vo CP K 0 1 2 3 1023 1022 1021 1020 1023 1022 1021 t t 1 2 0 1 2 3 1023 1022 1024 Vo K S =1 时，减法计数 S =0 时，加法计数 t 阶梯波的重复周期 T=2n TPC=1024×10-6≈1mS 10.4 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。 图T10.4表示出的是两种量化方法。其中图T10.4(a)的最大量化误差为Δ。图T10.4(b) 的最大量化误差为Δ/2。 000 001 010 011 100 101 110 111 000 001 010 011 100 101 110 111 0 1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 1V Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ 0Δ 1 2 3 4 5 6 7 = = = = = = = = (7/8)V 6/8 5/8 4/8 3/8 2/8 1/8 0 1V 13/15 11/15 9/15 7/15 5/15 3/15 1/15 0 Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ 0Δ 1 2 3 4 5 6 7 = = = = = = = = (14/15)V 12/15 10/15 8/15 6/15 4/15 2/15 0 模拟电平 二进制代码 代表的模拟电平 模拟电平 二进制代码 代表的模拟电平 （ a） （ b） 图 T10.4 把量化的数值用二进制代码表示，称为编码。这个二进制代码就是 A/D 转换的输出 结果。例如：要把 0～+1V 的模拟电压信号转换成 3 位二进制代码，这时便可以取Δ=
(1/8)V,并规定凡数值在0~(1/8)V之间的模拟电压都当作0×△看待，用二进制 的000表示：凡数值在(1/8)V~(2/8)V之间的模拟电压都当作1×△看待，用二进 制的001表示，.等等，如图T10.7(a)所示。其中的8组二进制代码即为对应的量 化值的编码。 10.5在双积分型AWD转换器中，输入电压m和参考电压EF在极性和数值上应满 足什么关系？如果PΨel,电路能完成模数转换吗？为什么？ 在双积分型AD转换器中，输入电压n和参考电压Vr在极性上应相反，数值上应 满足sVRE。 若PΨE,会使第二次积分时间T3大于第一次积分时间T1,从而使第二次积分时 的计数值大于2”，这一数字量不再与输入模拟电压成正比，所以不能完成正常的模数转 换。 10.6在应用AD转换器做模数转换过程中应注意哪些主要问题，如某人用满度为 10V的8位A/D转换器对输入信号为0.5V范围内的电压进行模数转换，你认为这样使 用正确吗？为什么？ 在应用AD转换器做模数转换过程中应注意以下主要问题： 1.了解各控制信号的转换时序。 2.调节零点和满刻度值。 3根据输入电压的动态范围，调节与之相适应的参考电压，以保证一定的转换精度。 4.正确的接地。 如某人用满度为10V的8位AD转换器对输入信号为0.5V范围内的电压进行模数转 换，是不正确的。因为此时的输入电压动态范围远小于满度值，不能保证转换精度。 10.710位倒T型电阻网络D/A转换器如图题10.7所示，当R=R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o=5V,试问VR应取何值？ 解：(1) 2 。-'题 9 当R=R:时 2” D2'=- VREE ∑D,2 20 当数字量全0时： V。=-0V 当数字量全1时： 6=器2-0=m 输出电压的取值范围： (2)(200)H=(1000000000)B=(512)D VREF=- 20。=-1024×5=-10V ∑D,2 512
3 （1/8）V，并规定凡数值在 0～（1/8）V 之间的模拟电压都当作 0×Δ看待，用二进制 的 000 表示；凡数值在（1/8）V～（2/8）V 之间的模拟电压都当作 1×Δ看待，用二进 制的 001 表示，.等等，如图 T10.7（a）所示。其中的 8 组二进制代码即为对应的量 化值的编码。 10.5 在双积分型 A/D 转换器中，输入电压 vI和参考电压 VREF在极性和数值上应满 足什么关系？如果|vI|>|VREF|，电路能完成模数转换吗？为什么？ 在双积分型 A/D 转换器中，输入电压 vI和参考电压 VREF在极性上应相反，数值上应 满足|vI||VREF|，会使第二次积分时间 T2 大于第一次积分时间 T1，从而使第二次积分时 的计数值大于 2 n，这一数字量不再与输入模拟电压成正比，所以不能完成正常的模数转 换。 10.6 在应用 A/D 转换器做模数转换过程中应注意哪些主要问题，如某人用满度为 10V 的 8 位 A/D 转换器对输入信号为 0.5V 范围内的电压进行模数转换，你认为这样使 用正确吗？为什么？ 在应用 A/D 转换器做模数转换过程中应注意以下主要问题： 1.了解各控制信号的转换时序。 2.调节零点和满刻度值。 3.根据输入电压的动态范围，调节与之相适应的参考电压，以保证一定的转换精度。 4.正确的接地。 如某人用满度为 10V 的 8 位 A/D 转换器对输入信号为 0.5V 范围内的电压进行模数转 换，是不正确的。因为此时的输入电压动态范围远小于满度值，不能保证转换精度。 10.710 位倒 T 型电阻网络 D/A 转换器如图题 10.7 所示，当 R=Rf 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 VO=5V，试问 VREF应取何值？ 解：（1） i n i n D R V R V 2 2 1 0 i 1 REF f o − = = − 当 R=Rf 时 i i i n i n D V D V V 2 2 2 2 9 0 i 10 REF 1 0 i REF o = − = = − = − 当数字量全 0 时： Vo=0V 当数字量全 1 时： REF 10 10 REF o 1024 1023 (2 1) 2 V V V = − − = − 输出电压的取值范围： 0V～ REF 1024 1023 − V （2）(200)H=(1000000000)B=(512)D 5 10V 512 1024 2 2 9 0 i o 10 REF = − = − = − = i i D V V
(LSB) (MSB) R R R R 图题10.7 10.8n位权电阻D/A转换器如图题10.8所示。 (1)试推导输出电压%与输入数字量之间的关系式： (2)如n=8,Er=-1OV,当R=1/8R时，如输入数码为20H,试求输出电压值。 D Dn. D D 图题10.8 解：()1上='eD1+ED3++gD R R 2） =gD2+D2+4029 _D,2 R面 =-R=-D,2 R 0 (2)n=8,VRE=-10V,当R=1/8R时， r.-ngaz
4 . . . D D D D (LSB) (MSB) R R R R 2R 2R 2R 2R 2R V 0 1 8 9 f REF vO 图题 10.7 10.8 n 位权电阻 D/A 转换器如图题 10.8 所示。 （1）试推导输出电压 vO 与输入数字量之间的关系式； （2）如 n=8，VREF=-10V，当 Rf=1/8R 时，如输入数码为 20H，试求输出电压值。 O Rf v . . . R R R R S S S S Dn-1 Dn-2 Dn-3 D0 2 2 2 n-1 n-1 n-2 n-2 n-3 n-3 0 VREF 图题 10.8 解：（1） 0 0 REF n-2 2 REF n-1 1 REF ) 2 ) ( 2 ) ( 2 ( D R V D R V D R V I n n = + + + − − ( 2 2 2 ) 0 0 2 n-2 1 n-1 REF D D D R V n n = + + + − − i n i D R V 2 1 0 i REF − = = i n i D R V R V I R 2 1 0 i REF f o f − = = − = − （2）n=8，VREF=-10V，当 Rf=1/8R 时， i n i V D 2 8 10 1 0 o i − = =
将输入数码(20)m=(32)加代入上式，得： V。=40V 10.9在某双积分型AD转换器中，计数器为十进制计数器，其最大计数容量为 (3000)D。己知计数时钟频率m=30Hz,积分器中R=100k?,C=1μF,输入电压M 的变化范围为05V。试求： (1)第一次积分时间T1: (2)求积分器的最大输出电压Vom: (3)当R=10V,第二次积分计数器计数值X=(1500)10时，输入电压n的平均 值为多少？ 解：(1)第一次积分时间是固定的，它应该是计数器计满(3000加时所对应的时间： 万-w-0时 (2)第一次积分时： 当=T,取5V时，得。的最大值Voma。 Ya=100x10x1001=5y （9)由第一次积分得：儿- 第二次积分 =-a+- T=2时，。=0，得： 晨是 将T2=1Tcm代入，得： 片-2e 1500×10 T 0.1x30x10=y
5 将输入数码 (20)H=(32)D 代入上式，得： Vo=40V 10.9 在某双积分型 A/D 转换器中，计数器为十进制计数器，其最大计数容量为 （3000）D。已知计数时钟频率 fcp=30kHz ，积分器中 R=100kΩ，C=1μF，输入电压 vI 的变化范围为 0～5V。试求： （1）第一次积分时间 T1； （2）求积分器的最大输出电压|VOmax|； （3）当 VREF=10V，第二次积分计数器计数值λ=（1500）10 时，输入电压 vI的平均 值为多少？ 解：（1）第一次积分时间是固定的，它应该是计数器计满(3000)D 时所对应的时间： 0.1S 30 10 3 10 3000 3 3 1 = T = TCP = （2）第一次积分时： t RC V V dt RC V I o I 1 − = − = 当 t=T1，VI取 5V 时，得 Vo 的最大值|VOmax|。 0.1 5V 100 10 10 5 3 6 omax = = − V （3）由第一次积分得： 1 I omax T RC V V − = 第二次积分： o REF omax 1 V dt V RC V − + − = omax REF t V RC V = + T=T2 时，Vo=0，得： 1 I 2 REF T RC V T RC V = 将 T2=TCP代入，得： 5V 0.1 30 10 λ 1500 10 3 1 REF CP I = = = T V T V