Характеристики интегральных микросхем ЦАП

Так как напряжения на базах транзисторов генераторов разрядных токов равны напряжению на базе транзистора Т1 (все базы транзисторов соединены), то токи в них обратно пропорциональны сопротивлениям эмиттерных нагрузок R, 2R, 4R, 8R и т.д.

Токовые переключатели, генераторы разрядных токов, схемы управления раз­мещены в трех четырехразрядных ЦАП. На рис. 1.7 показан только один из этих ЦАП. Первые два ЦАП работают со взвешенными резисторами, а третий ЦАП работает с матрицей типа R—2R. Разрядные токи матриц зависят только от точ­ности номиналов резисторов матриц.

В коммутирующих ячейках ЦАП используются токовые переключатели на многоэмиттерных транзисторах. Таковые переключатели первого и второго ЦАП рассчитаны на токи 1; 0,5; 0,25; 0,125 мА, а третий ЦАП имеет токи в два раза меньше. Первый четырехразрядный ЦАП формирует выходные токи старших раз­рядов (с первого по четвертый). Он определяет основную погрешность ЦАП. Шаг квантования первого ЦАП соответствует токовому диапазону второго, а квант второго ЦАП соответствует токовому диапазону третьего ЦАП.

В микросхеме имеются прецизионные резисторы с номинальным значением 5 кОм (R_oc1 и R_oc2). Эти резисторы предназначены для включения в цепь отрица­тельной обратной связи внешнего суммирующего усилителя токов. На рис. 1.7 этот усилитель представлен операционным усилителем ОУ1. Предусмотрены три варианта включения этих резисторов: один резистор R_oc1; два резистора по­следовательно; два резистора параллельно. При одном резисторе выходное напряжение ОУ изменяется до 10В, при двух - до 20В, а при параллельном соединении - до 5В.

Рис. 1.7. Упрощенная функциональная схема ЦАП типа К594ПА1

В последнее время появились ЦАП на принципе перезарядки емкостных делите­лей напряжения. Особенностью этих ЦАП является отсутствие лазерной подгонки номиналов элементов, так как точность изготовления полупроводниковых емкостей может быть достаточно высокой. Эти ЦАП позволяют использовать автоматическую калибровку путем дробления одной из емкостей делителя на ряд параллельно включенных емкостей. Известны ЦАП на этом принципе с числом двоичных разря­дов, равном шестнадцати, что обеспечивает разрешающую способность около 10^-5.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Назначение и классификация цифро-аналоговых преобразователей.

2. Основные параметры ЦАП.

3. Основные принципы построения ЦАП.

4. Схема ЦАП с суммированием токов.

5. Схема ЦАП с суммированием напряжений.

6. Схема ЦАП с делением напряжения.

7. Схема ЦАП со сложением токов на резистивной матрице типа R – 2R.

8. Схема ЦАП со сложением токов на матрице взвешенных резисторов.

9. Схема ЦАП с параллельными делителями напряжения.

10. Серийные микросхемы ЦАП.

2. АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ

2.1. Принципы аналого-цифрового преобразования

сигналов

Основные характеристики АЦП

Принципы построения АЦП

Принципы аналого-цифрового

Преобразования сигналов

Аналого-циф­ровые преобразователи (АЦП) представляют собой устройства, предназначенные для преобразования электрических величин (напряжения, тока, мощности, сопро­тивления, емкости и др.) в цифровой код. Наиболее часто входной величиной является напряжение.

В общем случае напряжение характеризуется его мгновенным значением u(t). Однако для оценки напряжения можно также пользоваться его средним за вы­бранный промежуток времени T значением:

.

В связи с этим все типы АЦП можно разделить на две группы: АЦП мгновен­ных значений напряжения и АЦП средних значений напряжения. Так как опера­ция усреднения предполагает интегрирование мгновенного значения напряжения, то АЦП средних значений часто называют интегрирующими.

При преобразовании напряжения в цифровой код используются три независи­мых операции: дискретизация, квантование и кодирование. Процедура аналого-цифрового преобразования непрерывного сигнала представляет собой преобразо­вание непрерывной функции напряжения u(t) в последовательность чисел u(t_n), где п = 0, 1, 2, ... , отнесенных к некоторым фиксированным моментам времени.

При дискретизации непрерывная функция u(t) преобразуется в последовательность ее отсчетов u(t_n), как показано на рис. 2.1 а.

Вторая операция, называемая квантованием, состоит в том, что мгновенные значения функции u(t) ограничиваются только определенными уровнями, которые называются уровнями квантования. В результате квантования непрерывная функ­ция u(t) принимает вид ступенчатой кривой u_k(t) показанной на рис. 2.2.

Третья операция, называемая кодированием, представляет дискретные кван­тованные величины в виде цифрового кода, т. е. последовательности цифр, под­чиненных определенному закону. С помощью операции кодирования осуществля­ется условное представление численного значения величины.

В основе дискретизации сигналов лежит принципиальная возможность пред­ставления их в виде взвешенных сумм:

,

где а_n - некоторые коэффициенты или отсчеты, характеризующие исходный сигнал в дискретные моменты времени;

f_n(t) - набор элементарных функций, используемых при восстановления сигнала по его отсчетам.

а) б)

Рис. 2.1. Процесс дискретизации (а) и квантования (б)

непрерывного сигнала u(t)

Дискретизация бывает равномерная и неравномерная. При равномерной дис­кретизации период отсчетов Т остается постоянным, а при неравномерной - период может изменяться. Неравномерная дискретизация чаще всего обусловлена скоростью изменения сигнала и потому называется адаптивной.

а) б)

Рис. 2.2. Характеристика идеального квантования (а) и график

изменения noгpeшности квантования (б)

В основе равномерной дискретизации лежит теорема отсчетов, согласно кото­рой в качестве коэффициентов а_n нужно использовать мгновенные значения сигнала u(t_n) в дискретные моменты времени t_n = Tn, а период дискретизации выбирать из условия T = (2f_m)^-1, где f_m - максимальная частота в спектре исходно­го сигнала.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: