第11章 数模与模数转换器 习题与参考答案
【题11-1】 反相运算放大器如图题11-1所示，其输入电压为10mV ，试计算其输出电压V O 。

图题11-1
解：输出电压为：
mV mV V R R V IN F O 10010101
=⨯=-=
【题11-2】 同相运算放大器如图题11-2所示，其输入电压为10 mV ，试计算其输出电压V O 。

图题11-2 解：mV mV V R R V IN F O 110101111
=⨯=+=）（ 【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V O 。

11-3
【题11-4】 试计算图题11-4所示电路的输出电压V O 。

图题11-4
解：由图可知，D 3~D 0=0101
因此输出电压为：V V V V O 5625.151650101254
===
）（
【题11-5】 8位输出电压型R/2R 电阻网络D/A 转换器的参考电压为5V ，若数字输入为，该转换器输出电压V O 是多少？
解：V V V V O 988.21532565100110012
58≈==
）（ 【题11-6】 试计算图题11-6所示电路的输出电压V O 。

图题11-6 解：V V V D D V V n n REF O 5625.1516501012
5~240==-=-=）（）（
【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V IN =，D 3～D 0是多少？
图题11-7
解：D3=1时，V V V O 6221234==
，D3=0时，V O =0。

D2=1时，V V V O 3221224==
，D2=0时，V O =0。

D1=1时，V V V O 5.1221214==
，D1=0时，V O =0。

D0=1时，V V V O 75.0221204
==，D0=0时，V O =0 由此可知：输入电压为，D3~D0=1101，这时V O =6V++=，大于输入电压V IN =，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mV mV V STEP 5.192/50008==
分辨率为：%39.00039.05000/5.195000/===mV V STEP
【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。

【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。

【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I OUT1是多少？
解：mA k V AF k V I REF OUT 2278.025617515525615161≈Ω=Ω=
）（
【题11-13】 在学过的几种A/D 转换器中，哪种转换速度快？哪种转换位数多？
解：并联A/D 转换速度最快，Δ－Σ位数最多。

【题11-14】 逐次比较式A/D 转换器的转换时间与转换位数之间有什么关系？
解：转换时间取决于转换转换位数，若位数为n ，转换时钟周期为T C ，则最小转换时间是nT C 。

【题11-15】 某10位A/D 转换器的参考电压为，该转换器能区分的输入模拟信号最小变化量为多少？分辨率是多少？
解：最小变化量是4mV ，分辨率是1/1024=%
【题11-16】 A/D 转换器的采样频率与输入信号频率之间应该满足什么关系？
解：按照采样定理，采样频率至少是输入信号最高有效频率的2倍。

【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？
解：IN REF REF REF 256V V N V V -+--=
-（）（）（）
【题11-20】 试用D/A 转换器0832与计数器74LS161组成10个台阶的阶梯电压发生器，要求画出完整原理图。

（从0V 不断升高，每次升高一个台阶，在最高电压处返回0V 后，再重复升高过程的电压波形就是阶梯电压）
解：根据题意有原理图如下。

*【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。

第12章 习题与参考答案
【题12-1】某数字电路输入端低电平有效，试设计一个按键电路给该数字电路输入端提供信号。

解：
【题12-2】试设计一个输出低电平有效消除抖动的按键电路。

解：
【题12-3】试设计一个开关量光耦隔离电路，当某开关闭合时，向数字电路输出高电平有效的信号（数字电路侧电源为+5V，开关量侧电源为+12V）。

【题12-4】现有74LS160需要外接发光二极管显示其输出端的电平，要求输出高电平使发光二极管亮，试设计该电路（电源为+5V）。

解：
【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：
【题12-6】某继电器工作电压12V，工作电流50mA，若采用74LS00门电路输出的有效高电平控制，试设计该继电器驱动电路。

解：
基极限流电阻R B=（）/=Ω，选Ω。

这里取V OH=，V BE=
验证：I B=（）/ kΩ=，
I C=I B×β=×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。

【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：
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），远大于继电器的工作电流50mA，因此9013可以可靠饱和。

【题12-8】非门74LS04输出低电平有效，现需要驱动电压为12V、线圈阻值为300的继电器，试设计该继电器的驱动电路。

解：继电器工作电流为 12V/300Ω=40mA
由图，TLP521二极管的电流为IF=（）/91=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），远大于继电器的工作电流40mA，因此9013可以可靠饱和。

【题12-9】某共阳数码管中每段都是由4个发光二极管串联构成，若数码管驱动电源为12V，试采用74LS247译码电路设计该数码管的驱动电路（可用ULN2803）。

解：
图中，流过数码管中发光二极管电流为：（×4）/240Ω=20mA。

【题12-10】试采用MOC3063设计一个74LS04输出有效高电平驱动交流220V、5A电炉丝负载的电炉。

【题12-11】试用74LS244、74LS76、74LS247、门电路和三极管设计一个4位共阳数码管扫描显示电路。

解：该例原理图如下：。