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1、第15章 数模(D/A )与模数(A/D )转换例15. 1对于一个8位D/A转换器：(1) 若最小输出电压增量为0. 02V,试问当输入代码为01001101时，输出电压v为多o少伏?(2) 若其分辨率用百分数表示，则应是多少?(3) 若某一系统中要求D/A转换器的精度小于0. 25%，试问这一D/A转换器能否适 用?解 本例涉及转换器的几个参数，一是最小输出电压增量；二是分辨率；三是转换精 度。最小输出电压增量是指对应于输入最小数字量的输出模拟电压值，也就是指数字量每增 加一个单位，输出模拟电压的增加量。分辨率，定义为对最小数字量的分辨能力。一般用输 入数字量的位数表示，也可用最小输出电压
2、与最大输出电压之比的百分数表示。例如，分辨 率为10位的D/A转换器，可表示成分辨率为1 = 0.001 = 0.1 %210 -1转换精度，取决于转换误差，转换误差通常用输出电压满刻度的百分数表示，也可以用 最低有效位的倍数表示。根据这些参数的含义，依照题意分析如下：(1) 当8位D/A转换器的最小输出电压增量为0. 02V时，输入代码01001101所对应的 输出电压为v 二 0.02 x (26 + 23 + 22 + 2o)二 1.54V o(2) 8位D/A转换的分辨率百分数为1 x 100 %=0.3922% 28 -1(3) 若要求D/A转换器的精度小于0. 25%，则其分辨率应
3、小于0. 5%。因此，这个8 位D/A转换器可满足所设置系统的精度要求。例15. 2已知倒T形电阻网络DAC的只=只，V =10V，试分别求出4位DAC和8位FREFDAC的输出最大电压，并说明这种DAC输出最大电压与位数的关系。解4位DAC的最大输出电压V =-Vref-x(24 -1) = -10x 1 x 15 = -9.37Vo max24 R248位DAC的最大输出电压V =-LrefR x (28 -1)=-巴 x 1 x 255 = -9.96Vo max28 R28由此可见，最大输出电压随位数的增加而增加，但增加的幅度并不大。例15. 3巳知倒T形电阻网络DAC中的反馈电阻R=
4、R, V =10V，试分别求出4位 FREF和8位DAC的输出最小电压，并说明这种DAC最小输出电压与位数的关系。解4位DAC的输出最小电压V=-VreR X 20 =-10 X1X1V = -0.63Vo min 2 4 R2 48位DAC的输出最小电压V=-refR x 2o =-10 x 1 x 1V = -0.04Vo min28 R2 8由上可知，在V 和R相同的条件下，倒T形电阻网络DAC的位数越多，输出最小电 REFF压越小。例15. 4用5G7520和一个集成运算放大器组成一个DAC，若某时刻输入的数字信号 dd =11110011，试求该时刻输出模拟电压v的值。设基准电压V
5、=8V,电源电压V =15V。700REFDD解8188256x 243 = -7.59V(1 X 27 +1 X 26 +1 X 25 +1 X 24 + 0 X 23 + 0 X 22 +1 X 21 + 1 X 20)=例15. 5要设计一个D/A转换系统，请回答以下问题：(1) 如果要求模拟输出电压的最大值为10V,基准电压V应选几伏？REF(2) 如果要求模拟输出电压的最大值为10V,电压的最小受化量为50mV，应选几位的DAC 芯片？ DAC0832 还是 AD7533?(3) 如果输出电压的最大值为10V,要求转换误差小于25mV，DAC芯片的线性度误差应优 了多少?(4) 如果
6、DAC芯片的建立时间七=1us、外接运算放大器的电压变化率S=2V/us，在sR最大输出电压为10V时转换时间大约需要多少？解：基准电压V选10V。REF(2) n=8 位。2&10V/50mV=200 即可。DAC0832 已经够用。(3) 线性度误差应优于25mV/10V=0.0025，即0. 25%。DAC 0832的线性度V0. 2%, 满足要求。(4) T =t 十 V /S =1=1+10/2 = 6(us)os OMAX R例15. 6双积分型A/D转换器原理电路图如图15.1所示，请回答以下问题：(1) 输入被测电压片的最大值为2V，如果要求分辨率W). 1V,图中的计数器应当
7、取几 位?(2) 如果时钟频率fCp=200kHz，采样保持时间最大需要多少？(3) 假定Vi = 2V| VVref，时钟频率fCp=200kHz,如果积分器的最大输出电压为_5V,问积分器的积分时间常数RC等于多少？解(1)设计数器的级数为n应满足2n2/0.1 = 20 所以取 n=5(位)V因为 T = T + T = 2nT (1 +)12CPVREF且 n=5, T =0. 005ms，如令 V=V，则CP I REFT =25 X 0 . 005 X 2 = 0 . 32(ms)max( 3 )因为积分器的输出V =_ T o RC 1而 T1=2nTCP所以V =-二 x 2 nTO RC CP25V即RC = j x 2 n T =V cp Ox 32 x 0.005 = 0.064( ms)
