数据采集课后习题答案-马明建

数据采集课后习题答案--马明建第一页，共51页。第1章习题与思考题第二页，共51页。第1章习题与思考题1-3.简述数据采集系统的基本结构形式，并比较其特点。

解：数据采集系统的基本结构形式有⑴

微型计算机数据采集系统⑵集散型数据采集系统第三页，共51页。第2章习题与思考题第四页，共51页。第2章习题与思考题2-2.

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？解：当时，模拟信号的采样值为只有在时，xS(nTS)与x(t)的幅值才相同。若模拟信号为但在工程上很难做到。第五页，共51页。2-3.

对某种模拟信号x(t)，采样时间间隔TS分别为4ms、8ms、16ms，试求出这种模拟信号的截止频率

fC

分别为多少？解：由采样定理，有，则当TS=4ms时，fS=250Hz∴当TS=8ms时，fS=125Hz∴当TS=16ms时，fS=62.5Hz∴第2章习题与思考题第六页，共51页。2-4.采样周期与哪些因素有关？如何选择采样周期？解：1.采样周期与信号x(t)的截止频率fC有关。2.根据采样定理，确定采样周期。第2章习题与思考题第七页，共51页。2-6.

对采样信号进行量化的最小数量单位是多少？它与FSR和量化器的位数n之间有何关系？解：2.

q与FSR成正比，与2n

成反比。

1.最小数量单位是量化单位q，q=。第2章习题与思考题第八页，共51页。2-9.

把十进制数256转换成相应的BCD码。解：256001001010110第2章习题与思考题第九页，共51页。第3章习题与思考题第十页，共51页。第3章习题与思考题3-2.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？解：模拟多路开关输入端一般是8个端子，输出端为1个端子的通道选择器。第十一页，共51页。3-3.某数据采集系统具有8个模拟通道。各通道输入信号的频率可达5kHz，而且至少要用每个采样周期10个采样点的速度进行采样。问：⑴多路开关的切换速率应是多少？⑵可选用什么类型的多路开关？解：⑴

∵

fC=5kHz，采样频率第3章习题与思考题第十二页，共51页。采样周期每个采样点的采样周期∴切换速率第3章习题与思考题第十三页，共51页。第3章习题与思考题⑵

选择多路开关则CD4051开关的切换时间为1.6μs开关的切换速率

∴多路开关选择CD4051。

∵由表3.5可知，CD4051的ton和toff都为0.8μs第十四页，共51页。第4章习题与思考题第十五页，共51页。第4章习题与思考题4-2.设一数据采集系统有测量放大器，已知

R1=R2=5kΩ，RG=100Ω，R4=10kΩ，

R5=20kΩ，若R4和R5的精度为0.1%，

试求此放大器的增益及CMRR。解：∵

放大器的增益其次R3=R4∴⑴当R4-0.05%，R5+0.05%时第十六页，共51页。⑵当R4+0.05%，R5-0.05%时第4章习题与思考题第十七页，共51页。4-3.设AD521测量放大器的增益为100，试画

出其接线原理图，算出外接电阻值的大小。解：∵

放大器的增益∴当时，

又∵

RS=100±15%第4章习题与思考题第十八页，共51页。

当

RS=100+15%时，

当

RS=100-15%时，第4章习题与思考题第十九页，共51页。123456781011121314+IN-INRG10KΩU-UOUTRS100KΩU+其接线原理图第4章习题与思考题第二十页，共51页。第5章习题与思考题第二十一页，共51页。5-4.

孔径时间tAP影响A／D转换的什么参数？第5章习题与思考题解：主要影响转换精度和转换速率。第二十二页，共51页。第5章习题与思考题5-6.

设在某数据采集系统中，采样／保持器的孔径时间tAP=10ns，A/D转换器的位数为12位，求：

⑴采样精度能达到LSB的最高信号频率fmax是多少？⑵若采样／保持器的孔径不定△tAP=1ns，则最高信号频率fmax是多少？第二十三页，共51页。解：⑴采样精度能达到LSB的最高信号频率第5章习题与思考题第二十四页，共51页。⑵若采样／保持器的孔径不定△tAP=1ns则最高信号频率第5章习题与思考题第二十五页，共51页。5-7.

一个数据采集系统的孔径时间tAP=2ns，试问一个10kHz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？解：第5章习题与思考题∵∴第二十六页，共51页。相对分辨率第5章习题与思考题则有n≈14第二十七页，共51页。第5章习题与思考题5-8.设一数据采集系统的输入满量程电压

为+10V，模拟输入信号的最高频率是

1kHz，采样频率为10kHz，A／D转换器的转换时间为10s，采样／保持器的tAP=20ns，保持电压的下降率为

100V/s，捕捉时间为50s。问⑴如果允许的孔径误差和下降误差都是

0.02%，所选的采样／保持器能否满足要求？⑵捕捉时间能否满足要求？第二十八页，共51页。第5章习题与思考题解：⑴所选的采样／保持器能否满足要求？①

由于采样/保持器孔径时间应满足②

保持电压下降率应满足第二十九页，共51页。第5章习题与思考题③

输入信号的最大变化率为则由③有（V）第三十页，共51页。由②有第5章习题与思考题（V）第三十一页，共51页。第5章习题与思考题由①有(ns)∴所选的采样／保持器不满足要求。第三十二页，共51页。第5章习题与思考题⑵捕捉时间能否满足要求？而∴捕捉时间满足要求。则∵第三十三页，共51页。5-9.

设一采样／保持器在保持阶段，保持电容

CH的漏电流ID=10nA，保持时间为10ns。

如果希望在保持时间内采样／保持器的输出电压下降小于0.1%，试选择合适的CH

值。解：第5章习题与思考题∵保持电压下降率为∴第三十四页，共51页。第5章习题与思考题由于1F＝106μF＝1012pF

则CH>0.1pF

第三十五页，共51页。第6章习题与思考题第三十六页，共51页。第6章习题与思考题6-1.A／D转换时间tCONV=25s，最高采样频率fS≤kHz，对应的输入信号最高频率fmax≤kHz。解：⑴最高采样频率fS≤⑵最高频率fmax≤第三十七页，共51页。6-6.从A／D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？第6章习题与思考题解：⑴当tCONV较短时，宜用查询方式。⑵当tCONV较长时，宜用中断方式。第三十八页，共51页。6-9.在A／D转换器中，最重要的技术指标是哪两个？第6章习题与思考题解：⑵转换速率

⑴精度

第三十九页，共51页。第6章习题与思考题6-10.一般用什么信号来表征

A／D转换器芯片是否被选中？解：若A/D转换器芯片为AD574A，则以

CS=0表征A/D转换器芯片被选中。第四十页，共51页。第8章习题与思考题第四十一页，共51页。8-3.现有一BASIC语句为

“U=(H*256+L)*10/4096”，

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，为什么要“H*256”？ 第8章习题与思考题解：⑴将12位二进制码转换成十进制数。⑶高四位二进制码上移八位，所以H*256。⑵“H*256+L”是将高四位二进制码与低八位二进制码组合成12位二进制码；第四十二页，共51页。8-4.用PC-6319接口板卡的0、1、2通道分别采集1节、2节、3节干电池的电压数

据，要求每个通道各采集10个数据，3

个通道巡回采集。设定PC-6139接口板基地址为0100H，试用QUICKBASIC

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

“V”为单位，按通道号显示在屏幕上。第8章习题与思考题解：3

个通道巡回采集是指在每个采样时刻，对3个通道各采集一次数据。第四十三页，共51页。第8章习题与思考题CLSN=10DIM U1(N),U2(N),U3(N)FORI=1TONCH%=0CALLCAIJI(CH%,U)U1(I)=UCH%=1CALLCAIJI(CH%,U)第四十四页，共51页。第8章习题与思考题U2(I)=UCH%=2CALLCAIJI(CH%,U)U3(I)=UNEXTIPRINT"U1","U2","U3"FORI=1TONPRINTU1(I),U2(I),U3(I)NEXTIEND第四十五页，共51页。第8章习题与思考题SUBCAIJI(CH%,U) ADDER%=&H100 A=INP(ADDER%+3) OUTADDER%,CH% OUTADDER%+1,0 10 IFINP(ADDER%+2)>=128THEN10 H=INP(ADDER%+2) L=INP(ADDER%+3) U=(H*256+L)*10/4096-5 ENDSUB第四十六页，共51页。8-6.用PC-6319接口板卡来采集温室大棚的温度数据，要求在24小时内以每10分钟的间隔采集数据一次。设定PC-6319接口板基地址为0100H，程控放大器增益为1，试用QUICKBASIC语言编写单端输入、程序查询方式取数的数据采集程序，并将采集到的数据以“℃”为单位显示在屏幕上。第8章习题与思考题