數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)_第四版_課后答案9課件

1、 第九章題9.1 在圖9.2.5所示的D/A轉(zhuǎn)換電路中，給定VREF=5V，試計(jì)算（1）輸入數(shù)字量的d9d0每一位為1時(shí)在輸出端產(chǎn)生的電壓值。（2）輸入為全1、全0和全1000000000時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓值。解（1）根據(jù)可知，d 9 d 0每一位的1在輸出端產(chǎn)生的電壓分別-2.5V，-1.25V，-0.625V，-0.313V，-0.156V，-78.13mV，-39.06mV，-19.53mV，-9.77mV，-4.88mV。 （2）輸入全1、全0和全1000000000時(shí)的輸出電壓分別為-4.995V,0V和-2.5V。題9.2 圖P9.2（a）所示電路是用CB7520和同步十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器

2、74LS161組成的波形發(fā)生器電路。己知CB7520的VREF= -10V，試畫(huà)出輸出電壓0的波形，并標(biāo)出波形圖上各點(diǎn)電壓的幅度。CB7520的電路結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖P9.2（b），74LS161的功能表與表5.3.4相同。解 當(dāng)時(shí)，電路工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)，從0000狀態(tài)開(kāi)始連續(xù)輸入16個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，電路將從1111返回0000狀態(tài)，C端從高電平跳變至低電平。當(dāng)CP的上升沿到來(lái)的時(shí)候，0的值如表A9.2所示。0的值由式可得。輸出電壓0的波形如圖A9.2所示。 CPQ3 /d9 Q2 /d8 Q1 /d7 Q0 /d60（V）00000001001011101111000005/815/82 5/8145/8

3、15 0表A9.2 輸出電壓0的值題9.3 圖P9.3所示電路是用CB7520組成的雙極性輸出D/A轉(zhuǎn)換器。CB7520的電路結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖P9.2（b），其倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)中的電阻R=10 k。為了得到5V的最大輸出模擬電壓，在選定RB=20 k的條件下，VREF、VB應(yīng)各取何值？ 解 若d 0 d 9均為0時(shí)，0= +5V，d 0 d 9均為1時(shí)，0= -5V則 式（1）減式（2）得出 若取RB=20 k，則VB= -10V。題9.4 在圖P9.4給出的D/A轉(zhuǎn)換器中，試求：（1）1LSB產(chǎn)生的輸出電壓增量是多少？（2）輸入為 d 9 d 0 = 1000000000時(shí)的輸出電壓是多少？（3）若輸

4、入以二進(jìn)制補(bǔ)碼給出，則最大的正數(shù)和絕對(duì)值最大的負(fù)數(shù)各為多少？它們對(duì)應(yīng)的輸出電壓各為多少？ 解（1）1LSB產(chǎn)生的輸出電壓增量是。（2）輸入d 9 d 0 =1000000000時(shí)輸出電壓為0。（3）最大的正數(shù)為29-1（即d8 d0全為1），絕對(duì)值最大的負(fù)數(shù)為29，它們對(duì)應(yīng)的輸出電壓分別為+3.99V 和-4V。題9.5 試分析圖P9.5電路的工作原理，畫(huà)出輸出電壓0的波形圖。CB7520的電路圖見(jiàn)圖9.2.5或圖P9.2（b）。同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LBS160的功能表見(jiàn)表5.3.4。表P9.5給出了RMA的16個(gè)地址單元中所存的數(shù)據(jù)。高6位地址A9A4始終為0，在表中沒(méi)有列出。RAM的輸出數(shù)

5、據(jù)只用了低4位，作為CB7520的輸入。因RAM的高4位數(shù)據(jù)沒(méi)有使用，故表中也未列出。表P9.5A3A2A1A0D3D2D1D000000000000100010010001100110111010011110101111101100111011100111000000110010000101000011011001111000101110101111110100111111011表A9.5 0的電壓值A(chǔ)3A2A1A0D3D2D1D00(V)000000000000100011/2001000113/2001101117/20100111115/20101111115/2011001117/2

6、011100113/2100000011/2100100000解 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)，在CP脈沖序列的作用下，Q3Q2Q1Q0的狀態(tài)從0000到1001循環(huán)計(jì)數(shù)，將存儲(chǔ)器A9A0=0000000000 0000001001這十個(gè)地址單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)依次讀出，作為CB7520的數(shù)字量輸入。CB7520高四位數(shù)字量輸入d9d8d7d6每位為1時(shí)產(chǎn)生的輸入模擬電壓分別為+4V、+2V、+1V、+0.5V。輸出電壓值見(jiàn)表A9.5。輸出電壓V0的波形如圖A9.5所示。題9.6 如果用圖P9.5的電路產(chǎn)生圖P9.6的輸出電壓波形，應(yīng)如何修改RMA中的數(shù)據(jù)？請(qǐng)列出修改以后的RAM數(shù)據(jù)表

7、，并計(jì)算時(shí)鐘信號(hào)CP應(yīng)有的頻率。解 題9.6RAM的數(shù)據(jù)表A3A2A1A0D3D2D1D00000000000010001001000100011001101000100010101010110011001110111100010001001101010111100110111101111A9 A4始終為0，每個(gè)存儲(chǔ)地址中高4位數(shù)據(jù)沒(méi)有用，故可為任意值。題9.7 圖P9.7所示電路是用D/A轉(zhuǎn)換器CB7520和運(yùn)算入大順構(gòu)成的增益可編程入大器，它的電壓入大倍數(shù)，由輸入的數(shù)字量D（d9 d0）來(lái)設(shè)定。試寫(xiě)出AV的計(jì)算公式，并說(shuō)明AV的取值范圍。解 由式（9.2.5）知 的取值范圍為0000000

8、0001111111111（210-1），故AV的取值范圍為0。題9.8 圖P9.8電路是用D/A轉(zhuǎn)換器CB7520和運(yùn)算放大器組成的增益可編程放大器，它的電壓放大倍數(shù)由輸入的數(shù)字量D（d9d0）來(lái)設(shè)定。試寫(xiě)出AV取值的范圍是多少。解 由圖A9.8(a)可見(jiàn)，在CB7520的Io u t 1 和Io u t 2 兩端電位基本相等的條件下（在將這兩端接到運(yùn)算放大器的輸入端時(shí)，滿足這個(gè)條件），端與端之間可以看做一個(gè)等效電阻，其數(shù)值為，故因此，圖P9.8電路可簡(jiǎn)化成圖A9.8(b)形式，由圖得 Dn的取值范圍為00000000001111111111時(shí)，和到AV的取值范圍為。題9.9 在圖P9.9所

9、示的D/A轉(zhuǎn)換器中，己知輸入為8位二進(jìn)制數(shù)碼，接在CB7520的高8位輸入端上，VREF=10V，為保證VREF偏離標(biāo)準(zhǔn)值所引起的誤差（現(xiàn)在的LSB應(yīng)為d2），允許VREF的最大變化VREF是多少？VREF的相對(duì)穩(wěn)定度應(yīng)為多少？CB7520的電路如圖P9.2（b）或圖9.2.5所示。解 當(dāng)輸入代碼只有LSB=1而其余各位均為0，即d 2 =1，d 9 d 3 = 0時(shí)輸入電壓為：故與LSB/2相對(duì)應(yīng)的輸出電壓絕對(duì)值為： 由此引起的輸出電壓變化應(yīng)為且在輸入數(shù)字量最大，即 d 9 d 2=1時(shí)最大，此時(shí)輸出電壓絕對(duì)值為由題意可知： VREF的相對(duì)穩(wěn)定度為：題9.10 若將圖9.3.7并聯(lián)比較型A/

10、D轉(zhuǎn)換器輸入數(shù)字量增至8位，并采用圖9.33(b)所示的量化電平劃分方法，試問(wèn)最大的量化誤差是多少？在保證VREF變化時(shí)引起的誤差的條件下，VREF的相對(duì)穩(wěn)定度應(yīng)為多少？解 量化單位應(yīng)取為。最大量化誤差為。因?yàn)閂REF在最高位比較器的基準(zhǔn)電壓上引起的誤差最大，所以應(yīng)保證這個(gè)誤差小于，故得到題9.11 在選擇采樣-保持電路外接電容器的容量大小時(shí)應(yīng)考慮哪些因素？解 采樣-保持電路的外接電容器的容量大小取決于采樣頻率及充電回路電阻值，采樣頻率越高，回路電阻越大，電容量應(yīng)越小。題9.12 在計(jì)數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換器中，若輸出的數(shù)字量為10位二進(jìn)制數(shù)，時(shí)鐘信號(hào)頻率為1MHz，則完成一次轉(zhuǎn)換的最長(zhǎng)時(shí)間是多少？如

11、果要求轉(zhuǎn)換時(shí)間不得大于100s，那么時(shí)鐘信號(hào)頻率應(yīng)選多少？解 完成一次轉(zhuǎn)換的最長(zhǎng)時(shí)間t max=TCP(2101)=10-61023=1.023ms，若轉(zhuǎn)換時(shí)間不大于100s ，則 ， 其頻率題9.13 若將逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器的輸出擴(kuò)展到10位，取時(shí)鐘信號(hào)的頻率為1MHz，試計(jì)算完成一次轉(zhuǎn)換操作需要的時(shí)間。解 題9.14 在雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器中，若計(jì)數(shù)器為10位二進(jìn)制，時(shí)鐘信號(hào)的頻率為1MHz，試計(jì)算轉(zhuǎn)換器的最大轉(zhuǎn)換時(shí)間是多少？解 在雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器中，完成一次轉(zhuǎn)換時(shí)間t =2n+1（1/f），即t =21110-6 =2048s題9.15 在雙積分型/轉(zhuǎn)換器中，輸入信號(hào)I 的絕對(duì)值

12、可否大于VREF的絕對(duì)值？為什么？解 不能，因?yàn)橛?jì)數(shù)器中2n個(gè)脈沖的時(shí)間為定時(shí)積分時(shí)間，當(dāng) |I | |VREF| 時(shí)，反向積分計(jì)數(shù)的數(shù)值將超過(guò)2n個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器中數(shù)值不能代表I的數(shù)值。題9.16 試分析圖P9.16（a）電路的工作原理，畫(huà)出輸出電壓v0的波形圖。其中74LS152是8選1數(shù)據(jù)選擇器，它的電路結(jié)構(gòu)圖和輸出邏輯式見(jiàn)圖3.3.24和式（3.3.22）。74LS161為同步十六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它的功能表與表5.3.4相同。假定74LS152各輸入端的電壓波形如圖P9.16（b）所示。解 74LS161工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)，低3位構(gòu)成八進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在時(shí)鐘信號(hào)（周期1s）不斷作用下，Q2Q1Q0從000111循環(huán)不停地計(jì)數(shù)。如果先不考慮反相器G1的輸出對(duì)v0的影響，并設(shè)Q2、Q1、Q0的輸出高、低電平分別為VOH和0，則輸出電壓為v 0 = (4VOH) Q2+(2VOH) Q1+VOH Q0當(dāng) Q2Q1Q0從000111依次循環(huán)變化時(shí)，v0將依次在0VOH2 VOH3 VOH4 VOH5 VOH6 VOH7 VOH0之間跳變，輸出波形為不同高度的八條虛線，虛線上的每個(gè)點(diǎn)持續(xù)時(shí)間為1s，兩個(gè)點(diǎn)之間