南邮模拟电子第10章可编程模拟器件与电子电路仿真软件习题答案

习题1.用ispPAC10器件，分别构成电压放大倍数为6和86的放大器。解：如果需要的电压放大倍数绝对值小于10，则只需要利用1个仪表用放大器。将仪表用放大器IA1的增益设置为6，而IA2的增益设置为1且没有输入信号，输出放大器OA1的反馈电阻闭合。如图题10.1′（a）所示。如果需要的电压放大倍数绝对值大于20，一般至少需要利用3个仪表用放大器，这可通过编程把PAC块级联来实现。如图题10.1′（b）所示，图中，IA1，IA2，OA1属于PAC块1，而IA3，IA4，OA2属于PAC块1，则O1i8UU，OO1ii10686UUUU。IA16IA21OA12.5VUoCFRF1.07pFUi悬悬（a）IA18IA21OA12.5VUo1CFRF1.07pFUi悬悬IA310IA46OA22.5VUoCFRF1.07pF（b）图题10.1′2.用ispPAC10器件，设计一个求和电路，实现运算关系式uo=5ui1-3ui2。解：需要利用2个仪表用放大器，分别输入信号ui1和ui2。将仪表用放大器IA1的增益设置为5，而IA2的增益设置为-3，输出放大器OA1的反馈电阻闭合。如图题10.2′所示。IA15IA2-3OA12.5VUoCFRF1.07pFUi1Ui2图题10.2′3.用ispPAC20器件设计一个电源电压监控电路，被监控电压UI为10V±10％，当电压超出范围时输出报警信号。解：根据监控要求可知，UI的正常范围为9V～11V，当电压超出范围时输出报警信号。由此，可确定电源电压监控电路应由信号输入、比较基准电压和窗口比较器三部分构成。（1）信号输入部分设计。因输入信号已超出ispPAC20的线性工作范围，故应先对其分压。将输入信号的标准值10.0V分压至与片内共模电压参考基准源2.5V相同，然后接至IN3的正端。IN3的负端连接VREFOUT（2.5V）。将IN3与IA3相连，则UI正常时，IA3输入的差模电压为-0.25V～0.25V。为提高灵敏度，将IA3的增益设置为5，则UI正常时，OA2的输出端OUT2的电压范围为-1.25～1.25V，即IOUT2I5(2.5)1.25(10)4UUU。（2）比较基准电压部分设计。由DAC产生输出。由于窗口比较器需要两个基准电压：-1.25V和+1.25V，可利用两者的对称性和CP2输入正端的反相特性，只产生+1.25V基准电压即可。根据DAC的编码表，8bit的DAC输出为-3.0000～2.9766V，编码为(00)16时，输出为-3.0000V，编码为(80)16时，输出为0.0000V，编码为(FF)16时，输出为2.9766V，即7DAC86(2)2UD，其中，D为输入的二进制代码，UDAC为输出的模拟量。DAC的分辨率为860.0234V=23.4mV2，根据7DAC86(2)1.252UD，得181.33D，取1016(181)(B5)D，此时DAC输出的基准电压为R1.242VU，与1.25V相差-0.008V。（3）窗口比较器部分设计。根据题意，作以下设定：当比较器输入的电压绝对值大于基准电压时，其输出为1（报警），否则输出为0。现在DAC提供的基准电压为1.242V，另一路输入电压为OUT2U，根据以上假设，当OUT21.242VU时，CP1OUT=1；当OUT21.242VU时，CP2OUT=1；当OUT21.2421.242VVU时，CP1OUT=CP2OUT=0；CP1OUT和CP2OUT进行异或运算，即可得到符合题意的窗口比较器电路。最终实现电路如图题10.3′所示。IA35IA4-1OA22.5VOUT2CFRF1.07pFUi+-IN3R1R2CVREFOUTPACblock2SRE=onPC=0PolarityControl:PCpinCP1+_CP2+_-1Code:B5h1.2422V+-DACOUTE2Cells/ParallelInputsDirectCP1OUTXORCPOUTWINDOWCP2OUTDigitaloutputs=enableHyst=on图题10.3′4～11题可直接用Multisim仿真软件进行仿真，这里从略。