数字逻辑第8章习题解答

第8章模数及数模转换习题8.1解释下列名词：分辨率、转换精度、转换时间、量化、量化单位。略（见书）8.2数字量和模拟量有何区别?D/A转换和A/D转换在数字系统中有何主要作用?略（见书）8.3一个D/A转换器应包含哪几部分，它们的功能是什么?略（见书）8.4一个8位D/A转换器的分辨率为多少？解：n位D/A转换器的分辨率为121n，因此8位D/A转换器的分辨率为814%21。8.5图8.4所示电路为4位T形电阻D/A转换器。1)试分析其工作原理，求出VO的表达式；2)如果已知n=8位的D/A转换器中，VREF=-10V，Rf=3R，输入D=11010100时，输出电压值；3)如果Rf=2R，对应(2)中的输出电压VO又是多少？解：1）S3、S2、S1、S0为模拟开关，分别受输入代码d3、d2、d1、d0的状态控制，也就是说输入代码的高低电平状态可控制流入集成运放A反相输入端的电流，也就控制了输出电压的大小。从而使得输出电压与输入的数字代码成比例关系。输出电压表达式为：3210REFO321043210REFREF321044(2222)323(2222)22VVddddRRVVddddD2）如果已知n=8位的D/A转换器中，VREF=-10V，Rf=3R，输入D=11010100时，同理可推出n=8位的D/A转换器的输出电压REFO82VVD，即O8.3VV。3）如果Rf=2R，对应（2）中的输出电压为REFREFO88222332VVVDRDR。8.6一个8位D/A转换器，求：1)最小输出电压增量VLSB=0.02V，当输入代码为01001101时，输出电压VO为多少？2)若其分辨率用百分数表示，则为多少？3)若某一系统中要求的精度为0.25%，能不能用该D/A转换器。解：1)最小输出电压增量为0.02Ｖ，当输入二进制码01001101时输出电压OLSB0.0277V1.54VVVD；2)分辨率用百分数表示为0.39%；3)不能。8.7A/D转换包括哪几个工作步骤，它们完成的功能是什么?略（见书）第8章模数及数模转换8.8A/D转换器的实现方案有哪几种，它们各有何优缺点?略（见书）8.9逐次渐近型A/D转换器中的8位D/A转换器的VOmax=10.2V，若输入VI=4.4V，则转换后的数字输出D为多少？解：8IOMAX212554.411010.2Dvv8.10一个原理同图8.7所示的10位逐次渐近型A/D转换器，若时钟频率为100kHz，试计算完成一次转换所需的时间。解：10位逐次渐近型A/D转换完成一次转换所需的时钟周期数为10+1+1=12。若时钟频率为100kHz，则完成一次转换所需的时间为0.12ms。8.11在双积分型A/D转换器中，若IR||||vv，试问转换过程中将产生什么现象？解：双积分型A/D转换器中，若IR||||vv，则根据第二阶段积分计数器的值2IR2nNVV可知，N2将达到计数器的最大值，对大于R||v的输入来说，其输出都为计数器的最大值，因此转换结果失效。8.12已知双积分型A/D转换器中，计数器由8位二进制组成，时钟脉冲频率fc=10kHz，求完成一次转换最长需要多少时间？解：双积分型A/D转换器中第二阶段积分使得计数器达到最大值时需要的转换时间最长。并且，对于n位转换器来说，第一阶段积分时间为1C2nTT；第二阶段积分时间为C2IR2nTTVV，计数器达到最大值对应2C(21)nTT。完成一次转换最长时间为12CC2(21)nnTTTTT，对于时钟脉冲频率fc=10kHz的8位A/D转换器来说81C(21)51.1sTTm8.13某8位ADC输入电压范围为0～＋10Ｖ，当输入电压为4.48Ｖ和7.81Ｖ时，其输出二进制数各是多少？该ADC能分辨的最小电压变化量为多少mＶ？解：因为NVuNREFi2nREFiVu2nREFiVu2所以，当输入电压为4.48V时，1157.114256448.021048.482N（采用四舍五入法）第8章模数及数模转换转换成二进制数为01110011。当输入电压为7.81V时，2009.199256781.021081.782N（采用四舍五入法）转换成二进制数为11001000。8.14在双积分型ADC中，若计数器为8位二进制计数器，CP脉冲的频率fc=10KHz，-VREF=-10V。试计算：1）第一次积分的时间；2）VI=3.75Ｖ时，转换完成后，计数器的状态；3）计算VI=2.5Ｖ时，转换完成后，计数器的状态。解：1）第一次积分时间CNTT1（式中，CT为时钟脉冲的周期，Ｎ为计数器的最大容量）。所以，mSfNTTCC6.251012561281。2）因为2iREFVNNV2niREFVV2niREFVV，所以当VI=3.75Ｖ时，转换完成后，计数器的状态为：823.7520.3752569610N转换成二进制数为01100000。3）当iu=3.75Ｖ时，转换完成后，计数器的状态为：822.5220.252566410niREFVNV转换成二进制数为01000000。