《集成电子技术基础教程》 第 第3章

第四篇习题

第三章

题4.3.1

题图4.3.1是权电阻D／A转换器电路。

（1）试求输出模拟电压vo和输入数字量的关系式；

（2）若n=8，并选最高位(MSB)权电阻R7=10kΩ，试求其它各位权电阻的阻值。

题图4.3.1

解：

（1）

输出模拟电压vo和输入数字量的关系式：

∵

∴

（2）

∵R7=10kΩ，∴R6=2R7=20kΩ，R5=4R7=40kΩ，R4=8R7=80kΩ，R3=16R7=160kΩ，R2=32R7=320kΩ，R1=64R7=640kΩ，R0=128R7=1280kΩ

题4.3.2

某倒T形电阻D／A转换器，其输入数字信号为8位二进制数10110101，VREF=-10V，试求：

（1）Rf=R/3时的输出模拟电压；

（2）Rf=R时的输出模拟电压。

解：

（1）

Rf=R/3时，＝2.357V

（2）

Rf=R时，vO=7.07V

题4.3.3

在进行D／A转换的试验中，若误将MSB和LSB的顺序接错，如图题4.3.3所示，试画出其输出电压vO的波形。

8421BCD码

加法计数器

D/A

LSB

LSB

MSB

MSB

vO

CP

图题4.3.3

解：

∵D/A输入二进制数依次为：0000、1000、0100、1100、0010、1010、0110、1110、0001、1001、0000，∴输出电压vO的波形如下：

0

0

0

t

vO

题4.3.4

为了把一个8位的数字信号转换成模拟电压信号，能否选用10位D／A转换器?如果可用，D/A转换器的数据信号线应如何接法?

解：

可以用，仅需将10位D／A转换器的最低2位数据输入线接地即可。也可将其高2位接地，但此法使输出模拟量范围只有前一方法的1/4（在其它电路不变的情况下）。

题4.3.5

已知某D／A转换器电路的其最小分辨电压VLSB为2.442mV，最大满刻度输出电压Vom=10V，试求该电路输入数字量的位数n为多少?其基准电压VREF是几伏?

解：

∵1/（2n-1）＝VLSB/Vom＝2.442×10-3/10

∴n＝12

∵Vm＝-VREF(2n-1)/2n

∴VREF＝-10.002442V

题4.3.6

集成化4位权电流型D／A转换器电路原理图如图题P4.3.6所示。其中R＝10kΩ，Rf＝5kΩ，当输入数字信号d3、d2、d1、d0均为1时（高电平1为4V），计算输出模拟电压vo。

图题P4.3.6

解：

当d3～d0＝1111时，＝0000，4只二极管全导通，∴4只三极管T全截止，4只多发射极管全导通，且各管发射极电压与运放连接三极管的发射极电压相同，此时：

IO

=

VREF/48kΩ

=

0.125mA

∴VO

=

(8+4+2+1)IORf＝15×0.125×5＝9.375V

题4.3.7

在本教材图4.3.13(a)所示的逐次逼近型A／D转换器电路中，若n=8位，量化间隔S＝0．04伏，试按时钟顺序列表说明输入电压为8.21V的转换过程和输出结果（列表项目：时钟顺序、8位数码寄存器的状态、比较器同相输入端电压vI＇，及反相输入端电压vF的大小关系、比较器输出等）。

解：

CP

Q7~Q0

VF=VO-0.5S

VI’∣VF

C

操作

10000000

5.1

Q7=1

留

11000000

7.66

Q6=1

留

11100000

8.94

0

Q5=1

舍

11010000

8.3

0

Q4=1

舍

11001000

7.98

Q3=1

留

11001100

8.14

Q2=1

留

11001110

8.22

0

Q1=1

舍

11001101

8.18

Q0=1

留

11001101

8.18

11001101

11001101

8.18

读出

题4.3.8

在本教材图4.3.15所示的双积分型ADC电路中，当计数器为十进制时，其最大计数值为N=(3000)10时钟频率fCP=20kHz，VREF=-10V。

（1）完成一次转换最长需要多少时间?

（2）当计数器的计数值D＝(750)10试问其输入电压vI为几伏?

解：

（1）TCP=1/fCP=0.05mS

∴Tmax=T1+T2max=3001TCP+3000TCP=300.05mS

（2）∵D=-(vI/VREF)3001

∴vI=750×10/3001＝2.499V

题4.3.9

某双积分型ADC电路中，其计数器由四片十进制集成计数器T210组成，最大计数值为N=(6000)10，计数脉冲的频率fCP＝30kHz，积分电容C=lμf，VREF=-5V，积分器的最大输出电压VOM=-10V，试求：

（1）积分电阻R的阻值；

（2）若计数器的计数值N2=(2345)10时，其输入电压vI为几伏?

解：

（1）∵TCP=1/fCP=0.033mS

∴T1=6001TC＝0.200033S

∵VOM=(VIM/R)×T1/C=(5/R)×0.2/10-6=10V

∴R=100kΩ

（2）∵D=(vI/VREF)6001

∴vI=2345×5/6001＝1.954V

题4.3.10

图题4.3.10所示为并／串行比较型ADC电路，它由两个n=4位的并行比较型ADC串接而成，从而实现了8位转换。图中，4位并行ADC与DAC所用的基准电压VREF=4V，若输入模拟量为2.7V，试求其输出数字量。

图题4.3.10

解：

高4位：VLSB=4/24=0.25V，VI/VLSB=2.7/0.25=10.8，量化后取10，∴高4位＝1010

低4位：高4位1010经D／A转换输出为2.5V，∴运算放大器输出为（2.7-2.5）×16＝3.2V，3.2/0.25＝12.8，量化后取12，∴低4位＝1100

∴总输出为：10101100