数据采集技术试卷1

——第1页/共8页——填空题1、MSP430F149单片机内部自带有12路12位高速A/D转换模块ADC12（采用“有舍有入”的量化方法）。如果基准电压选择为2.5V内部参考电压，则其量化单位q=0.61mV，最大量化误差为maxe=0.31mV，量化信噪比为dBSN=83.03dB。2、在模拟多路开关的配置方式中，双端接法抗共模干扰能力强，适宜于采集低电平信号。（填单端或双端）3、图1是某采样/保持器的内部结构图，它具有精度高、跟踪速度快等优点。4、图2是12位A/D转换器芯片AD574A的应用电路图，请判断它是单极性工作方式（填单极性或双极性）。若输入模拟电压量程范围为0~+10V，则+5V电压对应的转换后数字量为800H（用二进制或十六进制数表示）。图1——第2页/共9页——图2二、单项选择题（每题2分，共20分）1、按照数据处理的性质划分，“去除数据中的趋势项”属于（）。A、预处理2、N通道μV级电压数据采集系统的框图如图3所示，其中（1）—（4）各部分的组成分别是（）。B、多路开关、放大器、A/D转换器、计算机图33、十进制数123对应的二—十进制（BCD）编码是（）。C、0001001000114、AD571是AnalogDevices公司生产的一款单芯片10位逐次逼近型模数转换器，已知其最大转换时间CONV40μst，则它对应的输入信号最高频率maxf（）kHz。B、12.5（1）（2）S/H（3）（4）in1Vin2VinNV——第3页/共8页——5、INA333和AD621分别是美国TexasInstruments和AnalogDevices公司生产的测量放大器芯片，图4是它们的应用电路，请分析哪个使用不正确？（）（D）6、在下列哪种情况下，需要在数据采集系统中添加采样/保持器电路？（）C、在A/D转换期间输入模拟量变化剧烈7、采样/保持器的捕捉时间主要影响A/D转换的什么参数？（）E、采样速率8、ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道、8位A/D模数转换器芯片，图5为其内部结构图。请判断它是（）型A/D转换器。B、逐次逼近9、同上题，若ADC0809的管脚VR(+)=+5V，VR(-)=0V，则其分辨率（1LSB）是（）mV。B、19.510、AD574A与微机的中断联络方式接口电路中，转换结束后是由AD574A的哪个管脚向微机发出一个脉冲提出中断请求？（）D、STS——第4页/共9页——图5三、综合题1设计一个具有24个单端模拟通道的数据采集系统，已知各通道输入信号的频率不超过5kHz，要求在每个采样周期至少用20个采样点的速度进行采样。请回答以下问题：（1）使用的模拟多路开关的切换速率应是多少？请给出计算过程。（6分）（2）已知ADI公司生产的AD7501芯片开关时间ON0.8μst、OFF0.8μst，能否满足上述要求？请说明原因。（5分）（3）如果采用三片AD7501芯片来构成这24个传输通道，请画出简要的电路连接图。（6分）（1）、采样周期为112sscTff每个采样点的采样周期为12040sdcTTf（3分）所以多路开关的切换速率为——第5页/共8页——140dcdvfT405kHz=200kHz（3分）（2）、AD7501的开关切换时间为ONOFF0.80.81.6μstt开关切换速率为ONOFF11625kHz200kHz1.6μstt（3分）所以能满足要求。（2分）S1S8A0A1A2ENOUTS1S8A0A1A2ENOUTD4D5公共输出AD7501#1AD7501#2CH0CH7CH8CH15S1S8A0A1A2ENOUTD0D1D2D3AD7501#3CH16CH23——第6页/共9页——2、（16分）AD621是一款低漂移、低功耗测量放大器芯片，图6是其内部结构图。请回答以下问题：（1）求出增益oi2i1UGUU的数学表达式。（5分）（2）当G=10时，计算外接电阻GR的大小。（5分）（3）为什么要在数据采集系统中使用测量放大器？请给出原因。（6分）i1Ui2UoUGR图6（1）、oi2i1UGUUG220k10k110kR（3分）G40k1R（2分）（2）、当增益G=10时，有G40kG1R=10（3分）∴GR=4.44kΩ（2分）（3）、在数据采集系统中，来自传感器的模拟信号通常很微弱，远小于一般运算放大器的输入失调电压和温漂电压（3分）。因此这些信号不能用一般运放进行放大，而必须用低温漂、低失调电压、高稳定增益且抗共模干扰能力强的测量放大器进行放大（3分）。3、（14分）采用采样/保持器AD582和A/D转换器AD574A设计一个数据采集系统。——第7页/共8页——已知：AD582的捕捉时间ACt=25μs，孔径时间APt=200ns，孔径抖动时间APt=15ns；AD574A的位数为12位，转换时间为CONVt=35μs。若允许采样精度为0.5LSB，请回答以下问题：（1）计算系统可采集的最高输入信号频率。（6分）（2）该频率是否满足采样定理？请给出具体的分析过程。（8分）（1）max1APAP112π2nftt（3分）12191187.26Hz23.142007.510（3分）（2）最高输入频率必须满足以下的采样定理：'maxACAPAPCONV1122ftttt（3分）69618.305kHz22510207.5103510（3分）187.26Hz8.305kHz，所以该频率满足采样定理。（2分）4、（19分）设计某种智能电子秤系统，称重范围为0～100kg，要求重量分辨率为0.1kg。设电阻应变式重量传感器的输出信号范围为0～50mV，要求每秒钟检测3次。请回答以下问题：（1）A/D转换器至少要选择多少位？请给出计算过程。（6分）（2）选择适当型号的A/D转换器芯片，并给出理由。（8分）（3）根据所选的A/D转换器芯片，确定模拟通道的总放大倍数Au。（5分）（1）满足测量要求的ADC最小位数为2100log0.1N=9.968（3分）所以最少应选择N=10位的ADC芯片。（3分）——第8页/共9页——（2）因为AD574A的位数为12位≥10位（3分）；最大转换时间是35us，最高采样频率为28.6kHz≥3Hz（3分）。两项均满足题意要求，故可选择AD574A芯片。（2分）（3）如果选择AD574A的0~10V的模拟电压输入量程（2分），则模拟通道的总放大倍数Au为u10VA20050mV（3分）