第64练 A-D转换的基本原理(二) 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64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64练 第九单元 数模与模数转换 第一章 1． 第五节 A-D转换的基本原理(二) 一、单项选择题 1. 表示数字输出最低位变化所对应输入电压增量的指标是（ ） A. 转换速率 B. 量程范围 C. 分辨率 D. 非线性误差 2. 逐次逼近型A/D转换器中，用来按位试探并形成控制序列的部件是（ ） A. 模拟比较器 B. 基准电压源 C. 逐次逼近寄存器 D. 输出数据锁存器 3. 若被测信号变化较快，而采样次数明显偏少，转换后的数字量可能不能反映原信号变化。较合理的改进方法是（ ） A. 提高采样频率 B. 降低参考电压 C. 减少输出位数 D. 缩短保持时间 4. 某A/D转换电路输入端接入0.30 V直流信号，数字输出却长期接近最大代码。若输入端无短路，最应优先检查的是（ ） A. 参考电压端是否过低 B. 时钟频率是否偏高 C. 输出锁存端是否断开 D. 采样开关是否漏电 二、判断题 5. A/D转换器的位数越多，在相同量程内能区分的电压等级通常越细。（ ） 6. 并行比较型A/D转换器需要的比较器数量较多，通常适合高速转换场合。（ ） 7. 量化误差只由保持电路引起，与输出位数和量化间隔无关。（ ） 8. 双积分型A/D转换器为了提高速度，通常牺牲抗工频干扰能力。（ ） 三、填空题 9. A/D转换器输出代码位数为10位时，最多可表示______个不同状态；位数越多，分辨能力通常越______。 10. 在A/D转换器中，为量化比较提供标准电平的电压称为______电压；该电压不稳定会使转换结果产生______。 11. 逐次逼近型A/D转换器一般从输出代码的______位开始试探，再逐位向______位逼近。 12. 某A/D转换器的量化间隔为0.02 V，当输入电压变化小于该间隔时，输出代码可能______；当输入跨过相邻等级边界时，输出代码会______。 四、综合题 13. 某数据采集电路选用8位A/D转换器，输入范围为0至2.56 V，采用均匀量化。求：（1）该转换器最多能表示多少个数字等级；（2）每个量化等级对应的电压间隔约为多少。 14. 某数据采集系统把压力传感器输出的连续电压送入微处理器处理。调试时发现，如果在A/D转换尚未完成时输入电压仍持续变化，得到的数字代码容易出现不稳定。请说明：（1）A/D转换基本过程中“采样”和“保持”的作用；（2）为什么通常要在保持后的信号基础上再进行量化和编码。 15. 某10位A/D转换器输入范围为0至5.12 V，采用均匀量化。设备调试时，输入端接入2.56 V直流信号，理论输出应在量程中部附近；实际显示的数字值在510至514之间轻微跳动。求并分析：（1）该转换器的量化间隔约为多少；（2）2.56 V理论上约对应第几个数字等级；（3）实际跳动是否一定说明转换器损坏，并说明检查方向。 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64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64练 第九单元 数模与模数转换 第五节 A-D转换的基本原理(二) 一、单项选择题 1. 表示数字输出最低位变化所对应输入电压增量的指标是（ ） A. 转换速率 B. 量程范围 C. 分辨率 D. 非线性误差 【答案】C 【解析】分辨率反映A/D转换器能分辨输入模拟量最小变化的能力，通常与位数和输入范围有关。转换速率表示完成转换的快慢，不能表示最小电压增量。 2. 逐次逼近型A/D转换器中，用来按位试探并形成控制序列的部件是（ ） A. 模拟比较器 B. 基准电压源 C. 逐次逼近寄存器 D. 输出数据锁存器 【答案】C 【解析】逐次逼近型A/D转换器通过逐次逼近寄存器控制内部数模转换网络，从高位到低位逐步比较。比较器只负责比较两路电压大小，不能完成按位试探控制。 3. 若被测信号变化较快，而采样次数明显偏少，转换后的数字量可能不能反映原信号变化。较合理的改进方法是（ ） A. 提高采样频率 B. 降低参考电压 C. 减少输出位数 D. 缩短保持时间 【答案】A 【解析】采样频率过低时，采样点不能充分表示输入信号的变化规律，容易产生失真。提高采样频率可以获得更多有效样点，使转换结果更接近原信号变化。 4. 某A/D转换电路输入端接入0.30 V直流信号，数字输出却长期接近最大代码。若输入端无短路，最应优先检查的是（ ） A. 参考电压端是否过低 B. 时钟频率是否偏高 C. 输出锁存端是否断开 D. 采样开关是否漏电 【答案】A 【解析】在输入电压较小而输出接近满量程时，应首先考虑参考电压异常偏低，使同一输入被判定为较大的相对量。时钟频率偏高或锁存端断开一般不会稳定地把小输入转换为最大代码。 二、判断题 5. A/D转换器的位数越多，在相同量程内能区分的电压等级通常越细。（ ） 【答案】√ 【解析】位数增加时，输出数字代码的组合数增多，同一输入范围被划分得更细。因此输入电压的微小变化更容易被数字输出反映出来。 6. 并行比较型A/D转换器需要的比较器数量较多，通常适合高速转换场合。（ ） 【答案】√ 【解析】并行比较型A/D转换器把输入电压同时与多个基准电平比较，转换速度快，但电路规模较大。它常用于对速度要求较高而允许结构较复杂的场合。 7. 量化误差只由保持电路引起，与输出位数和量化间隔无关。（ ） 【答案】× 【解析】量化误差主要来自把连续幅值近似为有限等级的过程，与量化间隔和输出位数密切相关。保持电路的作用是稳定采样值，不是量化误差的根本来源。 8. 双积分型A/D转换器为了提高速度，通常牺牲抗工频干扰能力。（ ） 【答案】× 【解析】双积分型A/D转换器转换速度较慢，但对周期性干扰有较好的抑制作用。数字电压表等仪表常利用这一特点提高测量稳定性。 三、填空题 9. A/D转换器输出代码位数为10位时，最多可表示______个不同状态；位数越多，分辨能力通常越______。 【答案】1024；强 【解析】10位二进制代码可表示的状态数为2的10次方，即1024个。状态数越多，同一量程内划分越细，分辨输入变化的能力越强。 10. 在A/D转换器中，为量化比较提供标准电平的电压称为______电压；该电压不稳定会使转换结果产生______。 【答案】参考；误差 【解析】参考电压是A/D转换时判断输入大小的基准。若基准本身波动，同一输入电压对应的数字结果也会偏移或跳变。 11. 逐次逼近型A/D转换器一般从输出代码的______位开始试探，再逐位向______位逼近。 【答案】最高；最低 【解析】逐次逼近过程通常先判断最高位是否应保留，再依次判断较低位。这样可以用有限次数比较逐步得到接近输入电压的数字代码。 12. 某A/D转换器的量化间隔为0.02 V，当输入电压变化小于该间隔时，输出代码可能______；当输入跨过相邻等级边界时，输出代码会______。 【答案】不变；改变 【解析】量化间隔表示相邻数字等级对应的输入电压差。输入变化未达到一个等级间隔时，数字代码可能保持原值；跨过等级边界后，输出代码才会发生变化。 四、综合题 13. 某数据采集电路选用8位A/D转换器，输入范围为0至2.56 V，采用均匀量化。求：（1）该转换器最多能表示多少个数字等级；（2）每个量化等级对应的电压间隔约为多少。 【答案】（1）最多能表示256个数字等级。 （2）每个量化等级对应的电压间隔约为0.01 V。 【解析】（1）8位二进制代码的状态数为2的8次方，因此最多能表示256个数字等级。 （2）量化等级对应的电压间隔按输入范围除以等级数估算，代入数据得2.56 V除以256，计算结果为0.01 V，因此每个等级约对应0.01 V。 14. 某数据采集系统把压力传感器输出的连续电压送入微处理器处理。调试时发现，如果在A/D转换尚未完成时输入电压仍持续变化，得到的数字代码容易出现不稳定。请说明：（1）A/D转换基本过程中“采样”和“保持”的作用；（2）为什么通常要在保持后的信号基础上再进行量化和编码。 【答案】（1）采样是在规定时刻取得连续模拟信号的瞬时值；保持是在完成后续转换期间，把该瞬时值尽量维持不变。 （2）保持后的电压相对稳定，便于量化电路把模拟值归入相应的离散等级；编码则把量化后的等级转换成微处理器能够识别的数字代码。这样可使输出代码对应同一次采样得到的模拟值，减少因转换过程中输入变化造成的结果不确定。 【解析】A/D转换不是简单地把连续电压直接变成数字量，而是通常经历采样、保持、量化、编码等环节。采样确定“取哪一时刻的值”，保持保证“转换期间该值不明显变化”。在此基础上进行量化，可把连续幅值划分为有限等级；再经编码，形成相应的二进制数字输出。 15. 某10位A/D转换器输入范围为0至5.12 V，采用均匀量化。设备调试时，输入端接入2.56 V直流信号，理论输出应在量程中部附近；实际显示的数字值在510至514之间轻微跳动。求并分析：（1）该转换器的量化间隔约为多少；（2）2.56 V理论上约对应第几个数字等级；（3）实际跳动是否一定说明转换器损坏，并说明检查方向。 【答案】（1）量化间隔约为0.005 V。 （2）2.56 V理论上约对应第512个数字等级。 （3）不一定说明转换器损坏。应检查输入信号纹波、参考电压稳定性、接地和屏蔽情况，以及采样保持电路是否受干扰。 【解析】（1）10位二进制代码共有2的10次方个状态，即1024个等级；量化间隔按5.12 V除以1024计算，结果为0.005 V。 （2）输入电压2.56 V除以0.005 V，计算结果为512，因此理论上约对应量程中部的第512个数字等级。 （3）实际显示在510至514之间跳动，偏差约为数个最低有效位，可能由输入噪声、参考电压波动或采样瞬间干扰引起。若跳动范围较小且围绕理论值变化，应先排查信号稳定性和抗干扰条件，不能直接判定A/D转换器损坏。 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 $