数据采集技术试卷1

填空题

1、MSP430F149单片机内部自带有12路12位高速A/D转换模块ADC12（采用“有舍有入”的量化方法）。如果基准电压选择为2.5V内部参考电压，则其量化单位q= =0.61====mV，最大量化误差为emax 0.31=mV，量化信噪比为SNdB ===83.03==dB。

2、在模拟多路开关的配置方式中，=双端=接法抗共模干扰能力强，适宜于采集低电平信号。（填单端或双端）

3、图1是某采样/保持器的内部结构图，它具有===精度高====、跟踪速度快等优点。 4、图2是12位A/D转换器芯片AD574A的应用电路图，请判断它是=单极性==工作方式（填单极性或双极性）。若输入模拟电压量程范围为0~+10V，则+5V电压对应的转换后数字量为==800H（用二进制或十六进制数表示）。

图1

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图2

二、单项选择题（每题2分，共20分）

1、按照数据处理的性质划分，“去除数据中的趋势项”属于（======）。

A、=预处理==

2、N通道μV级电压数据采集系统的框图如图3所示，其中（1）—（4）各部分的组成分别是（=====）。

B、 多路开关、放大器、A/D转换器、计算机

Vin1Vin2（1）（2）S/H（3）（4）

VinN图3

3、十进制数123对应的二—十进制（BCD）编码是（=====）。

C、=0001=0010=0011===

4、AD571是Analog Devices公司生产的一款单芯片10位逐次逼近型模数转换器，已知其最大转换时间tCONV40μs，则它对应的输入信号最高频率fmax（======）kHz。

B、=12.5===

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5、INA333和AD621分别是美国Texas Instruments和Analog Devices公司生产的测量放大器芯片，图4是它们的应用电路，请分析哪个使用不正确？ （ ）

===============

（D）

6、在下列哪种情况下，需要在数据采集系统中添加采样/保持器电路？（=====） C、在A/D转换期间输入模拟量变化剧烈==

7、采样/保持器的捕捉时间主要影响A/D转换的什么参数？（=====） E、采样速率

8、ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道、8位A/D模数转换器芯片，图5为其内部结构图。请判断它是（====）型A/D转换器。 B、逐次逼近=

9、同上题，若ADC0809的管脚VR(+) +5V，VR(-) 0V，则其分辨率（1LSB）是（====）mV。 B、19.5=====

10、AD574A与微机的中断联络方式接口电路中，转换结束后是由AD574A的哪个管脚向微机发出一个脉冲提出中断请求？（====）

D、STS=

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图5

三、综合题

1设计一个具有24个单端模拟通道的数据采集系统，已知各通道输入信号的频率不超过

5kHz，要求在每个采样周期至少用20个采样点的速度进行采样。请回答以下问题： （1）使用的模拟多路开关的切换速率应是多少？请给出计算过程。（6分）

（2）已知ADI公司生产的AD7501芯片开关时间tON0.8μs、tOFF0.8μs，能否满足上述要求？请说明原因。（5分）

（3）如果采用三片AD7501芯片来构成这24个传输通道，请画出简要的电路连接图。（6分）

（1）、采样周期为=Ts11======================= fs2fc

==========每个采样点的采样周期为=Td所以多路开关的切换速率为

Ts1========= 2040fc （3分）

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vd140fc===== Td405kHz=200kHz================

（2）、AD7501的开关切换时间为

AD7501#1CH0S1OUT公共输出ENA2A1CH7S8A0AD7501#2CH8S1OUTENA2A1CH15S8A0AD7501#3CH16S1OUTD5D4END3A2D2A1D1CH23S8A0D0tONtOFF0.80.81.6μs================

开关切换速率为

1tt1ONμs625kHz>200kHz=== OFF1.6所以能满足要求。================================

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（3分）

（3分） （2分）

2、（16分）AD621是一款低漂移、低功耗测量放大器芯片，图6是其内部结构图。请

回答以下问题： （1）求出增益GUo的数学表达式。（5分） Ui2Ui1（2）当G 10时，计算外接电阻RG的大小。（5分）

（3）为什么要在数据采集系统中使用测量放大器？请给出原因。（6分）

Ui1RGUoUi2

图6

（1）、G220k10kUo========================（3分） 1Ui2Ui1RG10k140kRG===================================（2分）

（2）、当增益G 10时，有

G140k 10 RG

====（3分）

∴

RG 4.44kΩ==

（2分）

（3）、在数据采集系统中，来自传感器的模拟信号通常很微弱，远小于一般运算放大器的输入失调电压和温漂电压（3分）。因此这些信号不能用一般运放进行放大，而必须用低温漂、低失调电压、高稳定增益且抗共模干扰能力强的测量放大器进行放大（3分）。

3、（14分）采用采样/保持器AD582和A/D转换器AD574A设计一个数据采集系统。已

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知：AD582的捕捉时间tAC 25μs，孔径时间tAP 200ns，孔径抖动时间tAP 15ns；AD574A的位数为12位，转换时间为tCONV 35μs。若允许采样精度为0.5LSB，请回答以下问题： （1）计算系统可采集的最高输入信号频率。（6分）

（2）该频率是否满足采样定理？请给出具体的分析过程。（8分） （1）fmax112n1πtAPtAP2===============================（3分）

1187.26Hz=============（3分）

21213.142007.5109（2）最高输入频率必须满足以下的采样定理：

'fmax1========================（3分）

12tACtAPtAPtCONV218.305kHz========（3分） 69622510207.5103510187.26Hz<8.305kHz，所以该频率满足采样定理。================（2分）

4、（19分）设计某种智能电子秤系统，称重范围为0～100kg，要求重量分辨率为0.1kg。

设电阻应变式重量传感器的输出信号范围为0～50mV，要求每秒钟检测3次。请回答以下问题：

（1）A/D转换器至少要选择多少位？请给出计算过程。（6分） （2）选择适当型号的A/D转换器芯片，并给出理由。（8分）

（3）根据所选的A/D转换器芯片，确定模拟通道的总放大倍数Au。（5分） （1）满足测量要求的ADC最小位数为

100Nlog2 9.968= ==========

0.1=======（3分）

所以最少应选择N 10位的ADC芯片。=======================（3分）

（2）因为AD574A的位数为12位≥10位（3分）；最大转换时间是35us，最高采样频率

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为28.6kHz≥3Hz（3分）。两项均满足题意要求，故可选择AD574A芯片。（2分） （3）如果选择AD574A的0~10V的模拟电压输入量程（2分），则模拟通道的总放大倍数Au为

Au10V200==================================（3分）

50mV——第 8 页/共 9 页——