第11章 数模与模数转换器 习题与参考答案Word下载.docx

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D3

D2

D1

D0

VO

1

－0.625V

－0.625V－1.25V=1.875

－2.5V

－0.625V－2.5V=3.125V

－2.5V－1.25=3.75

－0.625V－2.5V－1.25=4.375V

5V

图题11-3

【题11-4】试计算图题11-4所示电路的输出电压VO。

图题11-4

由图可知，D3~D0=0101

因此输出电压为：

【题11-5】8位输出电压型R/2R电阻网络D/A转换器的参考电压为5V，若数字输入为10011001，该转换器输出电压VO是多少？

【题11-6】试计算图题11-6所示电路的输出电压VO。

图题11-6

【题11-7】试分析图题11-7所示电路的工作原理。

若是输入电压VIN=7.5V，D3～D0是多少？

图题11-7

D3=1时，

，D3=0时，VO=0。

D2=1时，

，D2=0时，VO=0。

D1=1时，

，D1=0时，VO=0。

D0=1时，

，D0=0时，VO=0

由此可知：

输入电压为7.5V，D3~D0=1101，这时VO=6V+1.5V+0.75V=8.25V，大于输入电压VIN=7.5V，比较器输出低电平，使与非门74LS00封锁时钟脉冲CLK，74LS293停止计数。

【题11-8】满度电压为5V的8位D/A转换器，其台阶电压是多少？

分辨率是多少？

台阶电压为

分辨率为：

【题11-9】若是分辨率要求小于1%，至少要多少位D/A转换器？

1%=1/100>

1/2n，有2n>

100

可知n应该大于等于7，因此D/A转换器的位数至少7位。

【题11-10】解释什么是D/A转换器的偏移误差？

偏移误差可消除吗？

解：

偏移误差是D/A转换器输入数字为0时，输出电压不为0，输出电压的大小就是偏移误差，偏移误差可以用在输出电压上叠加电压的方法消除。

【题11-11】如果D/A转换器的参考电源发生了变化，将引起哪种误差？

引起增益误差。

【题11-12】如果D/A转换器0832的输入数字为AF（16），参考电压为5V，其输出电流IOUT1是多少？

【题11-13】在学过的几种A/D转换器中，哪种转换速度快？

哪种转换位数多？

并联A/D转换速度最快，Δ－Σ位数最多。

【题11-14】逐次比较式A/D转换器的转换时间与转换位数之间有什么关系？

转换时间取决于转换转换位数，若位数为n，转换时钟周期为TC，则最小转换时间是nTC。

【题11-15】某10位A/D转换器的参考电压为4.096V，该转换器能区分的输入模拟信号最小变化量为多少？

最小变化量是4mV，分辨率是1/1024=0.097%

【题11-16】A/D转换器的采样频率与输入信号频率之间应该满足什么关系？

按照采样定理，采样频率至少是输入信号最高有效频率的2倍。

【题11-17】采样/保持电路的作用是什么？

采样保持电路可以在A/D转换期间保持输入A/D转换器的电压稳定，减小转换误差。

【题11-18】如何采用一个A/D转换器实现多路模拟量转换？

可以采用多路转换器，就是采用模拟开关选择A/D转换器的输入信号。

【题11-19】A/D转换器0809的输入电压与输出数字之间，具有什么关系？

【题11-20】试用D/A转换器0832与计数器74LS161组成10个台阶的阶梯电压发生器，要求画出完整原理图。

（从0V不断升高，每次升高一个台阶，在最高电压处返回0V后，再重复升高过程的电压波形就是阶梯电压）

根据题意有原理图如下。

*【题11-21】试用A/D转换器0804组成一个8位A/D转换电路，输入模拟电压范围为0～5V，采用2个十六进制显示的共阳数码管显示转换结果，用CPLD器件MAX7128S实现、并用VerilogHDL描述十六进制-7段译码器。

要求画出完整电路图与十六进制-7段译码器的VerilogHDL描述。

第12章习题与参考答案

【题12-1】某数字电路输入端低电平有效，试设计一个按键电路给该数字电路输入端提供信号。

【题12-2】试设计一个输出低电平有效消除抖动的按键电路。

【题12-3】试设计一个开关量光耦隔离电路，当某开关闭合时，向数字电路输出高电平有效的信号（数字电路侧电源为+5V，开关量侧电源为+12V）。

【题12-4】现有74LS160需要外接发光二极管显示其输出端的电平，要求输出高电平使发光二极管亮，试设计该电路（电源为+5V）。

【题12-5】试设计一个采用74HC595的8位共阳数码管显示电路，由于室内显示，不需要很亮，可以采用74HC595直接驱动（电源为+5V）。

采用74HC595扫描驱动。

电路图如下：

【题12-6】某继电器工作电压12V，工作电流50mA，若采用74LS00门电路输出的有效高电平控制，试设计该继电器驱动电路。

基极限流电阻RB=（VOH-0.7）/0.4mA=4.3kΩ，选5.1kΩ。

这里取VOH=2.4V，VBE=0.7V

验证：

IB=（VOH-0.7）/5.1kΩ=0.33mA，

IC=IB×

β=3.33×

180=59mA

由于集电极电流IC大于继电器工作电流，所以可以使三极管饱和。

【题12-7】某继电器工作电压6V，工作电流50mA，若采用74HC04门电路输出的有效高电平控制，试设计光耦隔离电路驱动该继电器（电源为+6V）。

TLP521二极管的电流为IF=（VOH-1V）/330=（4V-1V）/330≈1mA，由于TLP521的电流传输比CTR=1~6，若取最小值1，则流过光耦三极管的电流为1mA，该电流流入9013的基极（忽略电阻R3），使流入9013集电极的临界饱和电流为180mA（β=180），远大于继电器的工作电流50mA，因此9013可以可靠饱和。

【题12-8】非门74LS04输出低电平有效，现需要驱动电压为12V、线圈阻值为300Ω的继电器，试设计该继电器的驱动电路。

继电器工作电流为12V/300Ω=40mA

由图，TLP521二极管的电流为IF=（5V-1.5V）/91=3.5V/360≈1mA，由于TLP521的电流传输比CTR=1~6，若取最小值1，则流过光耦三极管的电流为1mA，该电流流入9013的基极（忽略电阻R3），使流入9013集电极的临界饱和电流为180mA（β=180），远大于继电器的工作电流40mA，因此9013可以可靠饱和。

【题12-9】某共阳数码管中每段都是由4个发光二极管串联构成，若数码管驱动电源为12V，试采用74LS247译码电路设计该数码管的驱动电路（可用ULN2803）。

图中，流过数码管中发光二极管电流为：

（12V-1.8×

4）/240Ω=20mA。

【题12-10】试采用MOC3063设计一个74LS04输出有效高电平驱动交流220V、5A电炉丝负载的电炉。

【题12-11】试用74LS244、74LS76、74LS247、门电路和三极管设计一个4位共阳数码管扫描显示电路。

该例原理图如下：