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1、第第2章章 习题与思考题习题与思考题 2-2.试说明为什么在实际采样中，不能完全试说明为什么在实际采样中，不能完全 满足采样定理所规定的不失真条件？满足采样定理所规定的不失真条件？解：解：当当 时，模拟信号的采样值为时，模拟信号的采样值为只有在只有在 时，时，xS(nTS)与与x(t)的幅值才相同。的幅值才相同。若模拟信号为若模拟信号为但在工程上很难做到。但在工程上很难做到。第1页/共42页2-3.对某种模拟信号对某种模拟信号x(t)，采样时间间隔采样时间间隔TS分分 别为别为4ms、8ms、16ms，试求出这种模拟试求出这种模拟 信号的截止频率信号的截止频率 fC 分别为多少分别为多少？解：
2、解：由采样定理由采样定理 ，有，有 ，则，则当当TS=4ms时，时，fS=250Hz当当TS=8=8ms时，时，fS=125Hz当当TS=16ms时，时，fS=62.5Hz 第第2章章 习题与思考题习题与思考题 第2页/共42页2-4.采样周期与哪些因素有关？如何选择采采样周期与哪些因素有关？如何选择采 样周期？样周期？解：解：1.采样周期与信号采样周期与信号x(t)的截止频率的截止频率fC 有关。有关。2.根据采样定理根据采样定理 ，确定采样周期。，确定采样周期。第第2章章 习题与思考题习题与思考题 第3页/共42页2-6.对采样信号进行量化的最小数量单位是对采样信号进行量化的最小数量单位是
3、 多少？它与多少？它与FSR 和和量化器的位数量化器的位数n 之间之间 有何关系？有何关系？解：解：2.q 与与FSR成正比，与成正比，与2n 成反比。成反比。1.最小数量单位是量化单位最小数量单位是量化单位 q，q=。第第2章章 习题与思考题习题与思考题 第4页/共42页第第3章章 习题与思考题习题与思考题 3-2.模拟多路开关输入端一般是几个端子？模拟多路开关输入端一般是几个端子？输出端为几个端子的通道选择器？输出端为几个端子的通道选择器？解：解：模拟多路开关输入端一般是模拟多路开关输入端一般是8 个端子，个端子，输出端为输出端为 1 个端子的通道选择器。个端子的通道选择器。第5页/共42
4、页3-3.某数据采集系统具有某数据采集系统具有8个模拟通道。各个模拟通道。各通通道输入信号的频率可达道输入信号的频率可达5kHz，而且至少要，而且至少要用每个采样周期用每个采样周期10个采样点的速度进个采样点的速度进行采样。问：行采样。问：多路开关的切换速率应是多少？多路开关的切换速率应是多少？可选用什么类型的多路开关？可选用什么类型的多路开关？解：解：fC=5 kHz，采样频率采样频率第第3章章 习题与思考题习题与思考题 第6页/共42页采样周期采样周期每个采样点的采样周期每个采样点的采样周期切换速率切换速率第第3章章 习题与思考题习题与思考题 第7页/共42页第第3章章 习题与思考题习题与
5、思考题 选择多路开关选择多路开关则则 CD4051开关的切换时间为开关的切换时间为1.6s 开关的切换速率开关的切换速率 多路多路开关选择开关选择 CD4051。由由表3.5可知可知，CD4051的ton和toff 都为0.8s第8页/共42页第第4章章 习题与思考题习题与思考题 4-2.设一数据采集系统有测量放大器设一数据采集系统有测量放大器，已知已知 R1=R2=5k，RG=100，R4=10k，R5=20k，若若R4和和R5的精度为的精度为0.1%，试求此放大器的增益及试求此放大器的增益及CMRR。解：解：放大器的增益放大器的增益其次其次 R3=R4 当当R4-0.05%，R5+0.05
6、%时时第9页/共42页 当当R4+0.05%，R5-0.05%时时第第4章章 习题与思考题习题与思考题 第10页/共42页4-3.设设AD521测量放大器的增益为测量放大器的增益为100，试画试画 出其接线原理图，算出外接电阻值的大小。出其接线原理图，算出外接电阻值的大小。解：解：放大器的增益放大器的增益 当当 时，时，又又 RS=10015%第第4章章 习题与思考题习题与思考题 第11页/共42页 当当 RS=100+15%时，时，当当 RS=100-15%时，时，第第4章章 习题与思考题习题与思考题 第12页/共42页1 12 23 34 45 56 67 78 8101011111212
7、13131414+IN+IN-IN-INR RGG10K10KU U-U UOUTOUTR RS S100K100KU U+其接线原理图其接线原理图第第4章章 习题与思考题习题与思考题 第13页/共42页第5章 习题与思考题 第14页/共42页第第5章章 习题与思考题习题与思考题 5-6.设在某数据采集系统中，采样保持器设在某数据采集系统中，采样保持器 的孔径时间的孔径时间tAP=10ns，A/D 转换器的位转换器的位 数为数为12位位，求：求：采样精度能达到采样精度能达到LSB的最高信号频率的最高信号频率fmax是多少？是多少？若采样保持器的孔径不定若采样保持器的孔径不定tAP=1ns，则则
8、最高信号频率最高信号频率fmax是多少？第15页/共42页解：解：采样精度能达到采样精度能达到LSB的最高信号频率的最高信号频率第第5章章 习题与思考题习题与思考题 第16页/共42页 若采样保持器的孔径不定若采样保持器的孔径不定tAP=1ns则最高信号频率则最高信号频率第第5章章 习题与思考题习题与思考题 第17页/共42页5-7.一个数据采集系统的孔径时间一个数据采集系统的孔径时间tAP=2ns，试问一个试问一个10kHz信号在其变化率最大点信号在其变化率最大点 被采样时所能达到的分辨率是多少？被采样时所能达到的分辨率是多少？解：解：第第5章章 习题与思考题习题与思考题 第18页/共42页
9、相对分辨率相对分辨率 第第5章章 习题与思考题习题与思考题 则有则有 n 14第19页/共42页第第5章章 习题与思考题习题与思考题 5-8.设一数据采集系统的输入满量程电压设一数据采集系统的输入满量程电压 为为+10V，模拟输入信号的最高频率，模拟输入信号的最高频率是是 1kHz，采样频率为，采样频率为10kHz，AD转换转换 器的转换时间为器的转换时间为10 s，采样保持器，采样保持器 的的tAP=20ns，保持电压的下降率为，保持电压的下降率为 100 V/s，捕捉时间为，捕捉时间为50 s。问。问 如果允许的孔径误差和下降误差都是如果允许的孔径误差和下降误差都是 0.02%，所选的采样
10、保持器能否满足，所选的采样保持器能否满足 要求？要求？捕捉时间能否满足要求？捕捉时间能否满足要求？第20页/共42页第第5章章 习题与思考题习题与思考题 解：解：所选的采样保持器能否满足要求？所选的采样保持器能否满足要求？由于采样由于采样/保持器孔径时间应满足保持器孔径时间应满足 保持电压下降率保持电压下降率应满足应满足第21页/共42页第第5章章 习题与思考题习题与思考题 输入信号的最大变化率为输入信号的最大变化率为则则 由由有有（V）第22页/共42页由由有有第第5章章 习题与思考题习题与思考题 （V）第23页/共42页第第5章章 习题与思考题习题与思考题 由由有有(ns)所选的采样保持器
11、不满足要求。所选的采样保持器不满足要求。第24页/共42页第第5章章 习题与思考题习题与思考题 捕捉时间能否满足要求？捕捉时间能否满足要求？而而 捕捉时间满足要求捕捉时间满足要求。则则第25页/共42页5-9.设一采样保持器在保持阶段，保持电容设一采样保持器在保持阶段，保持电容 CH的漏电流的漏电流ID=10nA，保持时间为，保持时间为10ns。如果希望在保持时间内采样保持器的输如果希望在保持时间内采样保持器的输 出电压出电压下降小于下降小于0.1%，试选择合适的，试选择合适的CH 值。值。解：解：第第5章章 习题与思考题习题与思考题 保持电压下降率为保持电压下降率为 第26页/共42页第第5
12、章章 习题与思考题习题与思考题 由于由于 1F106F 1012pF 则则 CH 0.1pF 第27页/共42页第第6章章 习题与思考题习题与思考题 6-1.AD转换时间转换时间tCONV=25 s，最高采样频最高采样频 率率fS kHz，对应的输入信号最对应的输入信号最 高频率高频率fmax kHz。解：解：最高采样频率最高采样频率fS 最高频率最高频率fmax第28页/共42页6-6.从从AD转换时间考虑，什么情况下用查转换时间考虑，什么情况下用查 询方式好？什么情况下用中断方式好？询方式好？什么情况下用中断方式好？第第6章章 习题与思考题习题与思考题 解：解：当当tCONV较短时，宜用查
13、询方式。较短时，宜用查询方式。当当tCONV较长时，宜用中断方式。较长时，宜用中断方式。第29页/共42页6-9.在在AD转换器中，最重要的技术指标是转换器中，最重要的技术指标是 哪两个？哪两个？第第6章章 习题与思考题习题与思考题 解：解：转换速率转换速率 精度精度 第30页/共42页第第6章章 习题与思考题习题与思考题 6-10.一般用什么信号来表征一般用什么信号来表征 AD转换器芯转换器芯 片是否被选中片是否被选中？解：解：若若A/D转换器芯片为转换器芯片为AD574A，则以则以 CS=0 表征表征A/D转换器芯片被选中。转换器芯片被选中。第31页/共42页8-3.现有一现有一BASIC
14、语句为语句为 “U=(H*256+L)*10/4096”，试问该语句完成什么任务？语句中的试问该语句完成什么任务？语句中的 “H*256+L”部分起什么作用，为部分起什么作用，为 什么要什么要“H*256”？第第8章章 习题与思考题习题与思考题 解：解：将将12位二进制码转换成十进制数。位二进制码转换成十进制数。高四位二进制码上移八位，高四位二进制码上移八位，所以所以H*256。“H*256+L”是将高四位二进制码与是将高四位二进制码与低低 八位二进制码组合成八位二进制码组合成12位二进制码；位二进制码；第32页/共42页8-4.用用PC-6319接口板卡的接口板卡的0、1、2通道分通道分 别
15、采集别采集1节节、2节节、3节干电池的电压数节干电池的电压数 据据，要求每个通道各采集要求每个通道各采集10个数据个数据，3 个通道巡回采集个通道巡回采集。设定设定PC-6139接口板接口板 基地址为基地址为0100H，试用试用QUICK BASIC 语言编写双端输入、程序查询方式取数语言编写双端输入、程序查询方式取数 的数据采集程序，并将采集到的数据以的数据采集程序，并将采集到的数据以 “V”为单位为单位，按通道号显示在屏幕上按通道号显示在屏幕上。第第8章章 习题与思考题习题与思考题 解：解：3 个通道巡回采集是指在每个采样时刻，个通道巡回采集是指在每个采样时刻，对对3 个通道各采集一次数据
16、。个通道各采集一次数据。第33页/共42页第第8章章 习题与思考题习题与思考题 CLSN=10DIM U1(N),U2(N),U3(N)FOR I=1 TO N CH%=0 CALL CAIJI(CH%,U)U1(I)=U CH%=1 CALL CAIJI(CH%,U)第34页/共42页第第8章章 习题与思考题习题与思考题 U2(I)=U CH%=2 CALL CAIJI(CH%,U)U3(I)=UNEXT IPRINT U1 ,U2 ,U3 FOR I=1 TO N PRINT U1(I),U2(I),U3(I)NEXT IEND第35页/共42页第第8章章 习题与思考题习题与思考题 SUB
17、 CAIJI(CH%,U)ADDER%=&H100A=INP(ADDER%+3)OUT ADDER%,CH%OUT ADDER%+1,010IF INP(ADDER%+2)=128 THEN 10H=INP(ADDER%+2)L=INP(ADDER%+3)U=(H*256+L)*10/4096-5END SUB第36页/共42页8-6.用用PC-6319接口板卡来采集温室大棚的接口板卡来采集温室大棚的 温度数据温度数据，要求在要求在24小时内以每小时内以每10分钟分钟 的间隔采集数据一次的间隔采集数据一次。设定设定PC-6319接接 口板基地址为口板基地址为0100H，程控放大器增益程控放大器
18、增益 为为1，试用试用QUICK BASIC语言编写单端语言编写单端 输入输入、程序查询方式取数的数据采集程程序查询方式取数的数据采集程 序序，并将采集到的数据以并将采集到的数据以“”为单位为单位 显示在屏幕上显示在屏幕上。第第8章章 习题与思考题习题与思考题 第37页/共42页第第8章章 习题与思考题习题与思考题 解：解：24小时小时=1440 min=86400 s 24小时内一共采集小时内一共采集 144个数据。个数据。另外，设温度传感变送器的测量范围为另外，设温度传感变送器的测量范围为-555，输出输出05V 直流电直流电信号信号。则则Quick Basic 程序如下。程序如下。第38
19、页/共42页DIM WD(144)DIM SHARED SUM%,J%CLS ADDER%=&H100 A=INP(ADDER%+3)CH=0 J%=1 OUT ADDER%,CH FOR I=1 TO 300:NEXT I第第8章章 习题与思考题习题与思考题 第39页/共42页第第8章章 习题与思考题习题与思考题 TIMER ON 10 ON TIMER(600)GOSUB 100 IF SUM%=86400 THEN END GOTO 10 END 100 OUT ADDER%+1,0 FOR I=1 TO 300 :NEXT I110 IF INP(ADDER%+2)=128 THEN 110 H=INP(ADDER%+2)第40页/共42页 L=INP(ADDER%+3)U=(H*256+L)*10/4096 WD(J%)=-5+605*U PRINT“WD(”;J%;“)=”;WD(J%);“”SUM%=600*J%J%=J%+1RETURN第第8章章 习题与思考题习题与思考题 第41页/共42页感谢您的观看！第42页/共42页