Основные структуры цифроаналоговых преобразователей (ЦАП)

ЦАП строятся в основном по принципу параллельного преоб­разования на переключателях тока или напряжения. Такие ЦАП имеют два типа входов: аналоговый, на который подается опорное напряжение U_ОПпостоянного тока, определяющее масштаб цифроаналогового преобразования (в случае отсутствия в ЦАП встроен­ного источника опорного напряжения), и цифровой, на который подается цифровой код N_ВХ, подлежащий преобразованию в ана­логовый сигнал.

ЦАП, допускающий подачу на аналоговый вход только фиксированного значения опор­ного напряжения, которое может формироваться как внутри корпуса ЦАП, так и вне его, называет­ся линейным.

Выходной величиной ЦАП является либо на­пряжение постоянного то­ка (при наличии встро­енного в ЦАП усилите­ля— преобразователя то­ка в напряжение), либо постоянный ток. К ЦАП с токовым выходом необ­ходимо подключать низкоомную нагрузку, паде­ние напряжения на ней должно быть мало для сохранения гарантированной точности ЦАП.

Рис.5.8.

В обобщенной структурной схеме ЦАП с переключателями ис­точников тока (рис.5.8) каждому i-му разряду параллельного входного кода N_BXсоответствует свой источник тока ИТ_i. Ток каж­дой ячейки ИТ, формируется из опорного напряжения U_ОП от ис­точника опорного напряжения ИОН и соответствует весу данного разряда кода. Выходные токи ячеек, проходящие через отпирае­мые кодом ключи (Кл), суммируются на входе суммирующего усилителя (СУ).

Рис.5.9. ЦАП с помощью суммирования токов (а) и напряжений (б)

Существуют два наиболее широко распростра­ненных метода формирования разрядных токов: с использованием двоично-взвешенных резисторов, номиналы которых изменяются по закону 2ⁿ(суммирование токов), и многозвенной цепочки резисторов R—2R(суммирование напряжения) (рис.5.9).

В схеме (рис.5.9, а) сопротивление входных весовых разрядных резисторов выбирают обратно пропорционально весу разряда, причём, номиналы резисторов должны возрастать от старшего (СР) к младшему (МР) разряду по двоичному закону. Поэтому ток в цепи резистора при его вклю­чении пропорционален весу разряда. Ток I_{ } равен сумме токов ветвей и, сле­довательно, сумме весов включённых разрядов: .

Так, при замыкании ключа SB1 напряжение на выходе ОУ равно , при замыкании ключа SB2 напряжение на выходе ОУ равно , при замыкании ключей SB1 и SB2 напряжение навыходе ОУ будет равно и т.д. Таким образом, уровень выходного напряжения прямо пропорционален десятичному эквиваленту двоичного кода, задаваемого ключами SB1 – SB4.

Недостатком рассмотренной схемы является большой диапазон сопротивлений резисторов, особенно при большом числе разрядов входного кода. Так, при 10 двоичных разрядах ( 3 десятичных) максимальное и минимальное сопротивления резисторов будут отличаться в 2¹⁰ раз.

Резисторные схемы с сильно различающимися сопротивлениями рези­сторов трудно изготовить интегральным способом в одном технологическом процессе. Поэтому больший интерес представляет схема (рис.5.9, б) с дву­мя номиналами сопротивлений резисторов R и 2R.

Напряжение на выходе этой схемы находится для каждого разряда в отдельности (когда ключ только одного разряда подключен к источнику опорного напряжения U_ОП, а остальные ключи подключены к земле). Результирующее напряжение согласно методу наложения оп­ределяется как сумма напряжений от всех разрядов. Результирующее со­противление слева от каждой из точек а, b, с и d равно 2R. Если сложить это сопротивление с параллельным сопротивлением первого разряда (2R) и прибавить последовательное сопротивление R между точками d и с, то слева от точки с также получим 2R. Аналогично можно найти эквивалент­ное сопротивление слева от точки а, оно также равно 2R. Поэтому при замыкании ключа SB4 напряжение на выходе схемы будет равно , а при замыкании SB3 . Таким образом, уровень выходного напряжения также как и в схеме рис.5.9, а прямо пропорционален десятичному эквиваленту двоичного кода, задаваемого ключами SB1 – SB4.

 

Интегральные ЦАП

С появлением высококачественных и прецизионных интегральных схем (ИС), особенно прецизионных ОУ, быстродействующих компараторов напряжения (КН), преобразователей кода, триггеров, запоминающих устройств и т.п., конструирование ЦАП значительно упростилось – появились гибридные ЦАП, а затем были созданы полностью интегральные ЦАП.

Интегральные ЦАП позволили существенно расширить область их применения в малогабаритных автоматических средствах измерений благодаря их экономичности, небольшим габаритным размерам, малой мощности потребления, высокой надёжности работы при воздействии дестабилизирующих факторов окружающей среды.

Тип микросхемы ЦАП записывается следующим образом: серия ПА номер (К572ПА1). Состоят они из однофазных управляемых переключателей тока, управляющих логических схем и цепочек тонкоплёночных резисторов типа R – 2R.

 

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Delphi. Основные характеристики и терминология
2. I. Основные профессиональные способности людей (Уровень 4)
3. II. ОСНОВНЫЕ ЖАЛОБЫ БОЛЬНОГО
4. II. Основные расчетные величины индивидуального пожарного риска
5. VIII. Основные направления просветительской, популяризаторской и коммуникативной деятельности библиотек
6. XVI. Любой опыт, несовместимый с организацией или структурой самости, может восприниматься как угроза, и чем больше таких восприятий, тем жестче организация структуры самости для самозащиты.
7. XVI. Основные правовые системы современности.
8. А. Жизненный цикл продукта и его основные стадии. Оценка конкурентоспособности продукта
9. А. И. Черевко. Расчет и выбор судовых силовых трансформаторов для полупроводниковых преобразователей. Севмашвтуз, 2007.
10. Авторитарный режим: основные черты и виды
11. АДАПТАЦИИ К ПАРАЗИТИЧЕСКОМУ ОБРАЗУ ЖИЗНИ. ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ
12. Адаптивные организационные структуры