数模转换器和模数转换器
1 常见的数模转换器有那几种?其各自的特点是什么?
解 数模转换器可分为二进制权电阻网络数模转换器和T型电阻网络数模转换器(包括倒T型电阻网络数模转换器)两大类。权电阻网络数模转换器的优点是电路结构简单,可适用于各种有权码,缺点是电阻阻值范围太宽,品种较多,要在很宽的阻值范围内保证每个电阻都有很高的精度是极其困难的,因此在集成数模转换器中很少采用权电阻网络。T形电阻网络数模转换器的优点是它只需R和2R两种阻值的电阻,这对选用高精度电阻和提高转换器的精度都是有利的。
2 某个数模转换器,要求10位二进制数能代表0~50V,试问此二进制数的最低位代表几伏?
分析 数模转换器输入二进制数的最低位代表最小输出电压。数模转换器最小输出电压(对应的输入二进制数只有最低位为1)与最大输出电压(对应的输入二进制数的所有位全为1)的比值为数模转换器的分辨率。
解 由于该数模转换器是10位数模转换器,根据数模转换器分辨率的定义,最小输出电压uomin与最大输出电压uomax的比值为:
由于V,所以此10位二进制数的最低位所代表的电压值为:
(V)
3 在如图1所示的电路中,若,,其最大输出电压uo是多少?
图1 T型电阻网络数模转换器
分析 数模转换器的最大输出电压是输入二进制数的所有位全为1时所对应的输出电压。
解 如图1所示电路是4位T型电阻网络数模转换器,当时,其输出电压uo为:
显然,当d3、d2、d1、d0全为1时输出电压uo最大,为:
(V)
4 一个8位的T型电阻网络数模转换器,设,,试求d7~d0分别为11111111、11000000、00000001时的输出电压uo。
分析 当时,8位T型电阻网络数模转换器数的输出电压uo为:
解 当时有:
(V)
当时有:
(V)
当时有:
(V)
5 如图2所示电路是4位二进制数权电阻网络数模转换器的原理图,已知,kΩ,kΩ。试推导输出电压uo与输入的数字量d3、d2、d1、d0的关系式,并求当d3d2d1d0为0110时输出模拟电压uo的值。
图2
解 由图2可知,输入的某位数字量为高电平1时,相应的模拟电子开关接通右边触点,电流流入外接的运算放大器;输入的某位数字量为低电平0时,相应的模拟电子开关接通左边触点,电流流入地。根据运算放大器的虚地概念,可以求出流入运算放大器的总电流为:
运算放大器的输出电压为:
当时有:
(V)
6 D/A转换器和A/D转换器的分辨率说明了什么?
解 D/A转换器的分辨率用输入二进制数的位数n表示,或者用最小输出电压(对应的输入
二进制数只有最低位为1)与最大输出电压(对应的输入二进制数的所有位全为1)的比值来表示。而最小输出电压为:
显然,uomin就是输出电压增量。所以,D/A转换器的分辨率说明了对输出电压微小变化的敏感程度。万能在线进制转换器转换器网
A/D转换器的分辨率用输出二进制数的位数n表示,能分辨的最小模拟电压是最大输入模拟电压的,所以,A/D转换器的分辨率说明了转换精度的高低。
7 在4位逐次逼近型模数转换器中,D/A转换器的基准电压V,输入的模拟电压V,试说明逐次比较的过程,并求出最后的转换结果。
解 逐次比较过程可列表如表1所示。表中各次uo计算如下:
(1)
(2)
(3)
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