第63练 A-D转换的基本原理(一) 内蒙古自治区（对口招生）《电子技术基础与技能》（高教版·第四版） 一课一练

编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了内蒙古自治区（对口招生）《电子技术基础与技能》（高教版·第四版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是内蒙古自治区（对口招生）《电子技术基础与技能》（高教版·第四版）一课一练的第63练，内容涵盖理解A/D转换的基本过程（采样、保持、量化、编码）和主要类型。 内蒙古自治区（对口招生）一课一练 《电子技术基础与技能》（高教版·第四版） 第63练 第九单元 数模与模数转换 第一章 1． 第四节 A-D转换的基本原理(一) 一、单项选择题 1. 将传感器送来的连续电压变成二进制数码，便于微处理器处理的电路称为（ ） A. A/D转换电路 B. D/A转换电路 C. 译码显示电路 D. 脉冲整形电路 2. 在转换过程中，保持电路的主要作用是（ ） A. 提高输入信号幅值 B. 锁定瞬时采样电压 C. 改变数字输出位数 D. 产生基准比较电压 3. A/D转换的基本过程按先后顺序应为（ ） A. 编码、量化、保持、采样 B. 量化、采样、编码、保持 C. 采样、保持、量化、编码 D. 保持、编码、采样、量化 4. 某温度测量系统中，输入电压稳定在量程中部，但数字显示值在相邻数码间频繁跳变，最可能的检查方向是（ ） A. 检查电源开关触点 B. 检查采样保持环节 C. 检查显示器外壳接地 D. 检查按键机械结构 二、判断题 5. 量化位数增加时，在相同输入范围内，每个量化等级对应的电压间隔会减小。（ ） 6. 在A/D转换中，只要完成采样，就可以直接得到二进制输出码。（ ） 7. 双积分型A/D转换器抗干扰能力较强，常用于数字电压表等测量仪表。（ ） 8. 逐次逼近型A/D转换器通常比并行比较型转换器结构更简单，但转换速度一定最快。（ ） 三、填空题 9. A/D转换是把时间和幅值连续变化的______信号转换为离散的______信号。 10. 采样电路后常接______电路，使被取样的瞬时电压在转换期间保持相对稳定。 11. 把采样值按有限个等级进行近似表示的过程称为______，把量化后的等级变成二进制代码的过程称为______。 12. 若某8位A/D转换器的输入范围为0至5 V，则它最多可输出______个不同的数字等级。 四、综合题 13. 简述A/D转换器完成一次转换的一般过程。 14. 某控制系统需要把传感器输出的0至5 V电压送入单片机。现有并行比较型、逐次逼近型和双积分型三类A/D转换器。若系统要求转换速度较快、精度适中、结构不能过于复杂，说明应优先选用哪一类，并写出理由。 15. 某8位A/D转换器的输入范围为0至5.12 V，采用均匀量化。现输入电压为2.56 V，测得输出数字码长期为满量程附近，而不是量程中部附近。求：（1）该转换器的量化间隔；（2）输入2.56 V时对应的十进制码值约为多少；（3）根据计算结果判断该现象是否正常，并分析可能原因。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了内蒙古自治区（对口招生）《电子技术基础与技能》（高教版·第四版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是内蒙古自治区（对口招生）《电子技术基础与技能》（高教版·第四版）一课一练的第63练，内容涵盖理解A/D转换的基本过程（采样、保持、量化、编码）和主要类型。 内蒙古自治区（对口招生）一课一练 《电子技术基础与技能》（高教版·第四版） 第63练 第九单元 数模与模数转换 第四节 A-D转换的基本原理(一) 一、单项选择题 1. 将传感器送来的连续电压变成二进制数码，便于微处理器处理的电路称为（ ） A. A/D转换电路 B. D/A转换电路 C. 译码显示电路 D. 脉冲整形电路 【答案】A 【解析】该电路的作用是把模拟信号转换成数字信号，便于数字系统进行存储、运算和控制。D/A转换电路的作用方向相反，是把数字信号转换成模拟信号。 2. 在转换过程中，保持电路的主要作用是（ ） A. 提高输入信号幅值 B. 锁定瞬时采样电压 C. 改变数字输出位数 D. 产生基准比较电压 【答案】B 【解析】保持电路用于在转换期间维持被采样电压基本不变，使后续量化和编码有稳定的输入条件。若输入电压在转换期间变化过快，会影响转换结果的准确性。 3. A/D转换的基本过程按先后顺序应为（ ） A. 编码、量化、保持、采样 B. 量化、采样、编码、保持 C. 采样、保持、量化、编码 D. 保持、编码、采样、量化 【答案】C 【解析】模拟信号进入转换器后，通常先按一定时间间隔取样，再保持取样值，然后把连续幅值分成有限等级，最后用数字代码表示该等级。 4. 某温度测量系统中，输入电压稳定在量程中部，但数字显示值在相邻数码间频繁跳变，最可能的检查方向是（ ） A. 检查电源开关触点 B. 检查采样保持环节 C. 检查显示器外壳接地 D. 检查按键机械结构 【答案】B 【解析】输入量稳定而输出码来回跳变，常与采样保持不稳、输入噪声或量化临界点有关。采样保持环节不能稳定电压时，后续量化结果容易在相邻等级之间变化。 二、判断题 5. 量化位数增加时，在相同输入范围内，每个量化等级对应的电压间隔会减小。（ ） 【答案】√ 【解析】位数增加表示可表示的数字等级增多，同一模拟量程被分得更细，因此相邻量化等级之间的电压间隔减小，分辨率提高。 6. 在A/D转换中，只要完成采样，就可以直接得到二进制输出码。（ ） 【答案】× 【解析】采样只是在时间上取得模拟信号的瞬时值，还需要保持、量化和编码等环节才能形成数字输出码。把采样等同于完整转换过程是常见混淆。 7. 双积分型A/D转换器抗干扰能力较强，常用于数字电压表等测量仪表。（ ） 【答案】√ 【解析】双积分型转换器通过积分过程对一定时间内的输入进行平均，能较好抑制工频等周期性干扰，因此适合精度要求较高而速度要求不高的测量场合。 8. 逐次逼近型A/D转换器通常比并行比较型转换器结构更简单，但转换速度一定最快。（ ） 【答案】× 【解析】逐次逼近型转换器通过逐位比较得到数字码，结构和速度比较均衡。并行比较型能同时进行多级比较，速度通常更快，但电路规模较大。 三、填空题 9. A/D转换是把时间和幅值连续变化的______信号转换为离散的______信号。 【答案】模拟；数字 【解析】模拟信号在时间和幅值上通常连续变化，数字信号用有限状态或数码表示信息。A/D转换的核心就是完成模拟量到数字量的表示形式转换。 10. 采样电路后常接______电路，使被取样的瞬时电压在转换期间保持相对稳定。 【答案】保持 【解析】采样得到的是某一时刻的输入值，保持电路可在转换时间内维持该值，避免输入变化影响量化和编码结果。 11. 把采样值按有限个等级进行近似表示的过程称为______，把量化后的等级变成二进制代码的过程称为______。 【答案】量化；编码 【解析】量化解决的是连续幅值分级问题，编码解决的是用数字代码表示等级的问题。二者相互衔接，但含义不同。 12. 若某8位A/D转换器的输入范围为0至5 V，则它最多可输出______个不同的数字等级。 【答案】256 【解析】8位二进制数可表示的等级数为2的8次方，因此共有256个不同数字等级。位数越多，可表示的等级数越多。 四、综合题 13. 简述A/D转换器完成一次转换的一般过程。 【答案】（1）先对输入模拟信号进行采样，取得某一时刻的瞬时值。 （2）再用保持电路维持该采样值，使转换期间输入条件相对稳定。 （3）然后对采样值进行量化，把连续幅值划分到相应等级。 （4）最后进行编码，把量化等级表示成相应的二进制数码。 【解析】（1）采样环节解决在什么时刻取值的问题，是把连续时间信号变成离散时间信号的基础。 （2）保持环节为后续转换提供稳定输入，防止转换过程中输入变化造成误码。 （3）量化和编码分别完成幅值分级与数码表示，是形成数字输出的关键步骤。 （4）答题时应按信号处理的先后顺序说明，不能把量化和编码混为同一环节。 14. 某控制系统需要把传感器输出的0至5 V电压送入单片机。现有并行比较型、逐次逼近型和双积分型三类A/D转换器。若系统要求转换速度较快、精度适中、结构不能过于复杂，说明应优先选用哪一类，并写出理由。 【答案】（1）应优先选用逐次逼近型A/D转换器。 （2）逐次逼近型转换器速度较快，能满足一般控制系统对实时性的要求。 （3）逐次逼近型转换器结构比并行比较型简单，成本和电路规模较容易控制。 （4）双积分型转换器抗干扰能力强，但转换速度较慢，更适合数字电压表等测量仪表。 【解析】（1）本题应根据速度、精度和结构复杂程度综合选择，而不是只看某一个指标。 （2）并行比较型速度很高，但所需比较器数量多，电路复杂度较大。 （3）逐次逼近型在速度、精度和电路规模之间较均衡，因此常用于一般数据采集和控制系统。 （4）双积分型适合慢速高精度测量，不是本题条件下的优先选择。 15. 某8位A/D转换器的输入范围为0至5.12 V，采用均匀量化。现输入电压为2.56 V，测得输出数字码长期为满量程附近，而不是量程中部附近。求：（1）该转换器的量化间隔；（2）输入2.56 V时对应的十进制码值约为多少；（3）根据计算结果判断该现象是否正常，并分析可能原因。 【答案】（1）量化间隔为0.02 V。 （2）对应的十进制码值约为128。 （3）该现象不正常，可能原因是基准电压异常、输入端电压实际过高或转换器量程设置错误。 【解析】（1）8位A/D转换器共有256个量化等级，量化间隔按输入满量程电压除以量化等级数计算。代入数据得5.12 V除以256，计算结果为0.02 V。 （2）输入电压为2.56 V，按输入电压除以量化间隔估算数字码值。代入数据得2.56 V除以0.02 V，计算结果约为128，因此应在量程中部附近。 （3）满量程附近的数字码表示输入值接近上限，与2.56 V对应的中部码值不符，所以该现象不正常。检查时应重点核对基准电压、输入端实际电压和量程配置，避免把显示异常误判为正常量化误差。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $