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第十章和转换器及应用D/A A/D
10.1常见的D/A转换器有哪几种类型?各自有什么特点?答:目前常用的有权电阻网络D/A转换器、倒T形电阻网络D/A转换器、权电流型D/A转换器和权电容网络D/A转换器等权电阻网络D/A转换器结构简单,所用的元件数较少,但电阻阻值相差太大,精度不够高倒T形电阻网络D/A转换器克服了阻值相差太大的缺点,但模拟开关存在导通电阻,容易引起误差权电流型D/A转换器采用恒流源电路,不受模拟开关导通电阻的影响,但是电路较为复杂
10.2常见的A/D转换器有哪几种类型?各自有什么特点?答目前应用较广泛的主要有以下几种类型:逐次逼近式转换器、双积分式转换器、2-△式A/D转换器逐次逼近型A/D转换器:在精度、速度和价格上都适中,是最常用的A/D转换器件双积分A/D转换器:具有精度高、抗干扰性好、价格低廉等优点,但转换速度慢,近年来在单片机应用领域中也得到广泛应用2一△式A/D转换器:具有积分式与逐次逼近式ADC的双重优点,它对工业现场的串模干扰具有较强的抑制能力,不亚于双积分ADC,它比双积分ADC有较高的转换速度与逐次逼近式ADC相比,有较高的信噪比,分辨率高,线性度好,不需要采样保持电路
10.3要求某D/A转换器的分辨率达到1%,则该转换器的输入至少需要多少位?答10位
10.4A/D转换器中为什么需要采样-保持电路?简要说明它的工作原理答:由于任何一种A/D转换器都需要有一定时间来完成量化及编码操作,因此,在转换过程中,模拟量不能发生变化,否则,将直接影响转换精度采样/保持器(SamPLE/Hold)就是使在A/D转换时,保证输入A/D转换器的模拟量不发生变化模拟输入通道中不一定非得采用采样保持器当输入的模拟量信号变化缓慢时,也可省去采样/保持器
10.5逐次逼近型A/D转换器有什么特点?其主要由哪几部分组成?说明其工作原理答:逐次逼近型(也称逐位比较式)A/D转换器主要由逐次逼近比较寄存器SARD/A转换器、比较器以及时序和控制逻辑等部分组成它从SAR的最高位开始,逐位设定SAR寄存器中的数字量,D/A转换得到电压VC,经与待转换模拟电压Vx进行比较通过比较,逐次确定各位的数码应是力还是“(F转换结果能否准确逼近模拟信号,主要取决于SAR和D/A的位数位数越多,越能准确逼近模拟量£△型模数转换器是根据二次采样的差进行计算的,有很强的抗干扰能力,转换精度高,以串行方式输出数据常用于高分辨率(常见为
16、
18、24位)的中、低频信号测量
1.16并联比较型A/D转换器主要由哪几部分组成?有什么特点?说明其工作原理答:逐次逼近型,分辨率高,误差较低,转换速度快,应用十分广泛;双积分型:性能比较稳定,转换精度高,抗干扰能力强,电路较简单,工作速度低,多用于对转换精度要求较高,对转换速度要不高的场合,如数字电压表等检测仪器中,用的十分普遍并联比较型:转换速度快,精度高,但使用的比较器和触发器多,适用于速度高,精度要求不高的场合
10.7双积分型A/D转换器有什么特点?其主要由哪几部分组成?说明其工作原理特点工作性能稳定;抗干扰能力强;工作速度低由积分器、检零比较器、时钟脉冲控制门,计数器和定时器等几部分组成其基本原理是将一段时间内的模拟电压通过两次积分,变换成与其平均值或正比的时间间隔,然后利用时钟脉冲和计数器测出此时间间隔
10.8略
10.9略
10.1010略
10.11简要说明D/A转换器的主要性能参数有哪些答:D/A转换器的主要参数有1)分辨率:最小输入电压与最大输出电压之比也可用输入数字量的位数来表示2)转换精度:
①当满刻度数字量输入时,模拟量输出的实际值与理论值之差(绝对精度)
②在转换围,对应于任一数字量输入,其模拟量输出的实际值与理论之字差3)建立时间:输入数字量为满刻度时(各位全1),从输入加上到输出模拟量达到满刻度值或满刻度值的某一百分比(如90%)所需的时间若输出形式是电流,其D/A转换器的建立时间很短;
10.12简若输出形式是电压,其D/A转换器的主要建立时间是输出运算放大器所需要的时间要说明A/D转换器的主要性能参数有哪些答:⑴分辨率和量化误差;⑵精度和误差;
(3)单调性;
(4)转换时间和转换周期;
(5)满量程温度系数;
(6)电源电压灵敏度
1.213某8位A/D转换器输入模拟电压的有效范围为0-+5V,求输入电压为
1.48V时,对应的输出数字量答案略
10.14某8位A/D转换器输入模拟电压的有效范围为0-+10V,求输入电压为
3.97V时,对应的输出数字量为d7~d为多少?若为10位的A/D转换器,在同样的情况下,输出数字量dg d为多少?分别给出这两种情况下的量化误差〜答案略
10.15某环境温度变化范围为0~85°C,用A/D转换器转换温度传感器得到的模拟电压,要求误差小于
0.1°C,试问A/D转换器的位数至少为多少位?使用什么类型的A/D转换器比较合适?答案略。