数字电子电路课件第10章习题.ppt

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1、1.已知数已知数/模模(D/A)转换器电路转换器电路,输入为输入为10位数字量位数字量,基准电压基准电压VREF=10.01V,当输入的数字量为当输入的数字量为d9,d8d1,d0=1010010111时时,输出的电压值为输出的电压值为_.(10.01/210)(210+27+24+7)=6.48V2.已知数已知数/模模(D/A)转换器转换器,输入为输入为7位数字量位数字量,基准电压基准电压VREF=5V当输入的数字量为当输入的数字量为d6,d5d1,d0=1010100时时,输出的电压值输出的电压值为为_.(5/27)(26+24+22)=3.3V3.3.八位八位DACDAC转换器当输入为转

2、换器当输入为1000000010000000时时,输出电压为输出电压为4.8V,4.8V,当输入当输入为为0101000001010000时时,输出电压为输出电压为_._.4.8(26+24)/27=3.0V4.模模/数转换器的转换过程步骤为数转换器的转换过程步骤为_.采样采样,保持保持,量化量化,编码编码5.A/D转换器转换器,取样信号频率至少是模拟信号最高频频率取样信号频率至少是模拟信号最高频频率的的_倍倍.26.有一逐次逼近型有一逐次逼近型A/D转换器转换器,D/A转换器输出电压的阶梯转换器输出电压的阶梯为为0.1V,若要求输出为若要求输出为8位二进制数字量位二进制数字量,当输入电压为当

3、输入电压为20.5V时时,输出的输出的8位数码为位数码为_.(20.5/0.1)10=(11001101)27.已知模已知模/数数(A/D)转换器电路输出为转换器电路输出为10位数字量位数字量,基准电压基准电压VREF=12V,当输入电压为当输入电压为3V时时,输出的数字量为输出的数字量为_.3/12/(2101)=(256)10=(0100000000)28.已知模已知模/数转换电路数转换电路,输出为输出为8位数字量位数字量,输入的模拟电压输入的模拟电压最大值为最大值为9.18V,当输入为当输入为5.5V时时,电路输出的数字量为电路输出的数字量为_.5.5/9.18/(28 1)=(152.

4、77)10(153)10(1001100)2最小量化单位最小量化单位(阶梯阶梯)模拟通信：收音机、电视机，其模拟信号在空中传输。模拟通信：收音机、电视机，其模拟信号在空中传输。模拟信号缺点：模拟信号缺点：抗干扰能力差。抗干扰能力差。不保密。不保密。数字信号：数字信号：其抗干扰能力强；保密性好。其抗干扰能力强；保密性好。多多路路传传输输器器 模模拟拟输输入入多多路路传传输输器器 模模拟拟输输出出发射机发射机接收机接收机DACADC定时产生器定时产生器V11V12V1nV0nV02V01数据传输系统方框图数据传输系统方框图10.1.2 数据传输系统数据传输系统 模拟信号经传输器，把多路输入信号分时

5、地送到模拟信号经传输器，把多路输入信号分时地送到A/D 转换器转换器ADC,由发射机将数字信号发射输出出去。由发射机将数字信号发射输出出去。接收接收机收到数字信号后，经机收到数字信号后，经D/A 转换器转换器DAC转换成模拟信号，转换成模拟信号，最后由模拟信号输出多路传输器分成多路信号。最后由模拟信号输出多路传输器分成多路信号。由于分时工作由于分时工作 收、发两地要严格同步，这由双收、发两地要严格同步，这由双方的定时产生器来完成。方的定时产生器来完成。10.2.1 数模转换原理和一般组成数模转换原理和一般组成10.2 数模转换器（数模转换器（DAC）DAC 作用作用:将输入的二进制数字信号将输

6、入的二进制数字信号D 转换成模拟信号，转换成模拟信号，并以电压或电流的形式输出。并以电压或电流的形式输出。0.0V V 0.5V0.5V V 1.0V1.0V V 1.5V1.5V V 2.0V2.5V V 3.0V3.0V V 3.5V3.5V V 4.0V2.0V V 2.5V1 1 13.5V1 1 03.0V1 0 12.5V1 0 02.0V0 1 11.5V0 1 01.0V0 0 10.5VA B C0 0 00.0V如表：如表：1.数模转换原理数模转换原理 相邻两个编码信号转换出来的数值是不连续的值，它相邻两个编码信号转换出来的数值是不连续的值，它们中间的差值由最低码所代表的位

7、权来决定。该差值是信们中间的差值由最低码所代表的位权来决定。该差值是信息所能分解的最小量，通常称量化级。息所能分解的最小量，通常称量化级。量化级量化级=满值满值2n1n 为二进制码位数。为二进制码位数。二进制位数多，二进制位数多，转换精度越高。转换精度越高。上表中上表中 量化级量化级=4=0.5231 右图表示了右图表示了4 位位二进制代码的数字二进制代码的数字信号通过信号通过DAC 输出输出模拟信号电压对应模拟信号电压对应关系关系:000000110110100111001111013579111315AD 输入的数字信号输入的数字信号首先存储在数字寄存首先存储在数字寄存器内，寄存器的并行器

8、内，寄存器的并行输入的每一位驱动一输入的每一位驱动一个数字位模拟开关，个数字位模拟开关，通过模拟开关，将参通过模拟开关，将参考电压按位权关系加考电压按位权关系加到电阻解码网络，使到电阻解码网络，使输出模拟电压恰好与输出模拟电压恰好与该位数码所代表的数该位数码所代表的数值相对应。值相对应。2.DAC的一般组成的一般组成图图10-2-2 n 位位DAC 原理方框图原理方框图VREF模拟量模拟量V0求求和和运运算算放放大大器器D0D1Dn-1Dn-2 数字寄存器数字寄存器模拟电子开关模拟电子开关位位 权权 网网 络络基准电压源基准电压源或恒流源或恒流源I输出输出10.2.2 权电阻权电阻 网络网络

9、DAC1101V0II2S221RR2D3D2D1D0RfI3S320RR3I1S122RR1I0S023RR0VREFA 如图示：如图示：它由数字寄存器、模拟电子开关（它由数字寄存器、模拟电子开关（Si）、权电）、权电阻解码网络、运算放大器（阻解码网络、运算放大器（A）、基准电源（）、基准电源（VREF）组成。）组成。数字量数字量 D0 D1 D2 D3 用来控制模拟电子开关用来控制模拟电子开关 S0 S1 S2 S3的状态，即每一位的状态，即每一位 Di 控制相应的一个模拟开关控制相应的一个模拟开关 Si 。当当Di=1 时，时，Si 将与其相对应的电阻将与其相对应的电阻 Ri 和和VRE

10、F 基基 准电压接通。准电压接通。当当Di=0 时，时，Si 将与其相对应的电阻将与其相对应的电阻 Ri 接地。接地。权电阻网络：权电阻网络：n 位二进制代码，由位二进制代码，由n个电阻组成。网络中各支个电阻组成。网络中各支 路的电阻路的电阻 R0 Rn-1，按权值大小成比例减小。按权值大小成比例减小。与与Di（或（或Si）相连的电阻）相连的电阻 Ri=2n-1-i R设设 n=4:R0=23R=8RR1=22R=4RR2=21R=2RR3=20R=R二进制码的位权值越大，对应的权电阻值越小。二进制码的位权值越大，对应的权电阻值越小。1101V0II2S221RR2D3D2D1D0RfI3S3

11、20RR3I1S122RR1I0S023RR0VREFA I=I3+I2+I1+I0=D3 +D2 +D1 +D0R3VREFR2VREFR1VREFR0VREF=(D323+D222+D121+D020)23RVREFI=(Dn-12n-1+Dn-22n-2+D121+D020)2n-1RVREF对对n 位：位：1101V0II2S221RR2D3D2D1D0RfI3S320RR3I1S122RR1I0S023RR0VREFA输出电压：输出电压：=(Dn-12n-1+Dn-22n-2+D121+D020)2nVREFR2 Rf=(Dn-12n-1+Dn-22n-2+D121+D020)Rf2

12、n-1RVREFV0=I Rf转换比转换比例系数例系数例例101 由一个由一个 4 位位D/A 转换器，输入转换器，输入 4 位二进制数码位二进制数码 D3 D2 D1 D0=1 1 0 1，基准电压，基准电压VREF=8V，转换比例系数为转换比例系数为 1，求，求 V0？解：解：=6.5VR2 RfV0=2nVREF i=0n-1(Di2i)(18+14+02+11)248=例例102 自学自学 当二进制码位数较多时，由于电阻阻值的分散性很当二进制码位数较多时，由于电阻阻值的分散性很大，精度很难保证。为此，当二进制码位数较多时，可大，精度很难保证。为此，当二进制码位数较多时，可采用采用R-2

13、R倒倒 T 型电阻网络型电阻网络 DAC。V0ID3D2D1D0Rf2RAS0S1S2S32R2R2R2RVREFRRRRI 10.2.3 R2R 倒倒 T 形电阻形电阻 网络网络 DACI16I16I2I4I8I16D3+D2+D1+D0I =(23 D3+22 D2+21 D1+20 D0)VREF24R=I=VREFR而而I2I2I4I4I8I8n位：位：V0VREF Rf2nR=i=0n-1(Di2i)转换比转换比例系数例系数RfR=i=0n-1(Di2i)VREF2nV0=I Rf(23 D3+22 D2+21 D1+20 D0)VREF Rf24R=10.2.6 DAC的转换精度与转换速度的转换精度与转换速度P.420