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第11章数模与模数转换器习题与参考答案(最新整理)


. .
1 9 10
7 2 3 4 5 6
CLR LOAD
ENT ENP CLK A B C D
74160
..
RCO 15 14
Q A 13 Q B 12 Q C 11 QD
.
74LS04 1
1
1
1
. .
+5V
. .
510¦¸
510¦¸
510¦¸
510¦¸
【题 12-5】 试设计一个采用 74HC595 的 8 位共阳数码管显示电路,由于室内显示,不需
.
.
12 13
R0(1) R0(2)
10 11
CKA CKB
QA 9
QB QC
5 4 8
QD
.
+12V
.
D0
D1 . D2
D3
1
1
1
1
74LS293
74LS04
.
1
1
1
1
CLK 1k¦¸
RESET
&
7406
1k¦¸
74LS00
.
20k¦¸
10k¦¸
5V
. 20k¦¸
.
.
.
1k¦¸
20k¦¸ 10k¦¸
要很亮,可以采用 74HC595 直接驱动(电源为+5V)。
解:采用 74HC595 扫描驱动。电路图如下:
.
.
.
.
hgf edcba .
15 1 2 3 4 5 6 7 9
QH1
QH
QG
QF
74HC595
SRCK QE
SRCLR QD
QC
QB
QA
SER
RCK
G
DATA
. .
RCK
SRCK
13 12 10 11 14
解:
.
.
+5V
.
4 5 3 7 1 2 6
BI/RBO RBI LT A B C D
74247
a b c d e f g
13 12 11 10 9 15 14
74LS04 1 1 1 1 1 1 1 74LS04/6
.
+12V
D1 1N4148 ¼ÌµçÆ÷
5.1k &
.
74LS00/4
Q1 .9013
1
2
.
3.
RLY
.
基极限流电阻 RB=(VOH-0.7)/0.4mA=4.3kΩ,选 5.1kΩ。这里取 VOH=2.4V,VBE=0.7V 验证:IB=(VOH-0.7)/5.1 kΩ=0.33mA,
7
IC=IB×β=3.33×180=59mA 由于集电极电流 IC 大于继电器工作电流,所以可以使三极管饱和。
U1
.
13 12 10 11 14
G
QA
RCK
QB
QC
SRCLR QD
15 1 2 3 4 5 6 7 9
n8 n7 n6 n5 n4 n3 n2 n1
SRCK QE
QF
QG
510¦¸ x 8
QH
QH1
HQw .
n8 12 n7 9
1 2
n6 8 n5 6
3 4
SM2
74HC595
SER
U2
+5V
a b c d e f g h
【题 11-11】 如果 D/A 转换器的参考电源发生了变化,将引起哪种误差? 解:引起增益误差。
【题11-12】 如果D/A转换器0832的输入数字为AF(16)参,考电压为5V其,输出电流IOUT1 是多 少?
解: IOUT1
VREF 15k
AF(16) 256
5V 15k
175 256
0.2278mA
. RY1
.
1
2
3 R2
74LS04/6
TLP521-1 . 3.3k¦¸ 33k¦¸ R3
Q1 9013
. .
由图,TLP521 二极管的电流为 IF=(5V-1.5V)/91=3.5V/360≈1mA,由于 TLP521 的
电流传输比 CTR=1~6,若取最小值 1,则流过光耦三极管的电流为 1mA,该电流流入 9013
图题 11-2
解: VO
(1
RF R1
)VIN
1110mV
110mV
【题 11-3】 图题 11-3 所示的是权电阻 D/A 转换器与其输入数字信号列表,若数字 1 代表
5V,数字 0 代表 0V,试计算 D/A 转换器输出电压 VO。
D3 D2 D1 D0 VO
0 0 0 1 -0.625V
33k¦¸ R3
. .
TLP521 二极管的电流为 IF=(VOH-1V)/330=(4V-1V)/330≈1mA,由于 TLP521
的电流传输比 CTR=1~6,若取最小值 1,则流过光耦三极管的电流为 1mA,该电流流入 9013
的基极(忽略电阻 R3),使流入 9013 集电极的临界饱和电流为 180mA(β=180),远大于
5V 153 256
2.988V
【题 11-6】 试计算图题 11-6 所示电路的输出电压 VO。
图题 11-6
解: VO
V2REnF(Dn
~
D0)
5V(0101) 24
5V 16
5
1.5625V
2
【题 11-7】 试分析图题 11-7 所示电路的工作原理。若是输入电压 VIN=7.5V,D3~D0 是 多少?
【题 11-17】 采样/保持电路的作用是什么? 解:采样保持电路可以在 A/D 转换期间保持输入 A/D 转换器的电压稳定,减小转换 误差。 【题 11-18】 如何采用一个 A/D 转换器实现多路模拟量转换? 解:可以采用多路转换器,就是采用模拟开关选择 A/D 转换器的输入信号。
【题 11-19】 A/D 转换器 0809 的输入电压与输出数字之间,具有什么关系?
ILE CS WR1
XFER WR2
.
.
+5V
Rfb 9
R1
IOUT1 11 +2.5V
IOUT2 12
VREF
VCC GND GND
8
+5V 20 3 10
1k¦¸ U3
TL431 R2
10k¦¸
R3 +1. 2V 10k¦¸
8
2
£-
U2 1
3+
LM258
4
-12V
DAC0832
.
.
Vout .
*【题 11-21】 试用 A/D转换器 0804组成一个 8位 A/D转换电路,输入模拟电压范围为 0~ 5V,采用 2 个十六进制显示的共阳数码管显示转换结果,用 CPLD 器件 MAX7128S 实现、并 用 Verilog HDL 描述十六进制-7 段译码器。要求画出完整电路图与十六进制-7 段译码器的 Verilog HDL 描述。
分辨率为:VSTEP / 5000mV 19.5 / 5000 0.0039 0.39%
【题 11-9】 若是分辨率要求小于 1%,至少要多少位 D/A 转换器? 解:1%=1/100>1/2n ,有 2n>100 可知 n 应该大于等于 7,因此 D/A 转换器的位数至少 7 位。
3
【题 11-10】 解释什么是 D/A 转换器的偏移误差?偏移误差可消除吗? 解:偏移误差是 D/A 转换器输入数字为 0 时,输出电压不为 0,输出电压的大小就是 偏移误差,偏移误差可以用在输出电压上叠加电压的方法消除。
时, VO
12V 24
20
0.75V
,D0=0
时,VO=0
由此可知:输入电压为 7.5V,D3~D0=1101,这时 VO=6V+1.5V+0.75V=8.25V,大于输入电压 VIN=7.5V, 比较器输出低电平,使与非门 74LS00 封锁时钟脉冲 CLK,74LS293 停止计数。
【题 11-8】 满度电压为 5V 的 8 位 D/A 转换器,其台阶电压是多少?分辨率是多少? 解:台阶电压为VSTEP 5000mV / 28 19.5mV
解:根据题意有原理图如下。
.
+5V
CLK
.
1 9 10 7 2 3 CLK A B C D
RCO 15
QA QB QC QD
14 13 12 11
74161
&
7 6 5 4 16 15 14 13 +5V 19 1 2
17 18
U1
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
1k¦¸
20k¦¸ 10k¦¸
VIN
1k¦¸
20k¦¸
VO
15V
LM358
.
. .
图题 11-7
解:D3=1
时, VO
12V 24
23
6V
,D3=0
时,VO=0。
D2=1
时, VO
12V 24
22
3V
,D2=0 时,VO=0。
D1=1
时, VO
12V 24
21
1.5V
,D1=0
时,VO=0。
D0=1
【题 12-7】 某继电器工作电压 6V,工作电流 50mA,若采用 74HC04 门电路输出的有效
高电平控制,试设计光耦隔离电路驱动该继电器(电源为+6V)。
解:
.
+6V
D1
. RY1
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