Основные характеристики ЦАП

Классификация ЦАП

Цифро-аналоговые преобразователи

ЦАП — устройства, предназначенные для преобразования входного кода, сформированного совокупностью входных логических сигналов, в эквивалентное значение выходного напряжения, тока или сопротивления в соответствии с законом преобразования.

Существует несколько схем, каждая из которых служит базой для построения многих разновидностей ЦАП соответствующего класса(рис.1.1-1.3). Для формирования требуемых уровней аналоговые ключи, управляемые цифровыми сигналами a_j, либо подключают к выходу ЦАП необходимое количество источников опорных сигналов b_i (рис. 1.1,1.2), либо устанавливают соответствующее дискретное значение коэффициента деления (рис. 1.3).

Работа таких ЦАП описывается уравнением

с_j=m_jb, j= 0,1,2…,

где с_j-выходной аналоговый сигнал; m_j- коэффициент передачи ЦАП по току или напряжению; b- опорный аналоговый сигнал; j-порядковый номер цифрового входного сигнала по мере возрастания его значений. Отсюда следует, что собственно преобразованию подвергается опорный аналоговый сигнал, а цифровой сигнал является модулирующим. При изменении значения a_j на единицу младшего разряда (ЕМР) значение с_j увеличивается или уменьшается на значение h, называемое шагом квантования.

По принципу формирования выходного сигнала ЦАП подразделяются на:

1. ЦАП с суммированием токов.

Рис. 9.1 ЦАП с суммированием токов

где с_j — выходной аналоговый сигнал;

b — опорный аналоговый сигнал;

a_j — управляющие цифровые сигналы.

2.ЦАП с суммированием напряжений

Рис. 9.2 ЦАП с суммированием напряжений

Рис.1.2а Схема 8-ми разрядного ЦАП с суммированием напряжений

Существуют различные способы построения ЦАП с суммированием напряжений на основе схемы 1.2.Следует отметить, что у большинства из них выходное сопротивление изменяется в широких пределах, а ключи и источники опорных сигналов не связаны с нулевой шиной. В последнее время такие ЦАП появились в микроэлектронном исполнении(рис.1.2а). К последовательной резистивной схеме с общим сопротивлением 256R приложен сигнал источника опорного напряжения (ИОН). В процессе преобразования общее сопротивление цепи не меняется, поэтому на каждом из резисторов создаётся стабильное падение напряжения. При помощи системы ключей в соответствии с кодом a_j определённая сумма этих напряжений поступает на выход.

.

Не смотря на некоторую громоздкость рассмотренной схемы, при современном уровне микроэлектронной технологии на её основе можно создавать недорогие преобразователи среднего качества. Достоинство таких схем состоит в гарантированной монотонности характеристики преобразования .

3.ЦАП с делением напряжений.

Рис. 9.3 ЦАП с делением напряжений

ЦАП с последовательными делителями напряжения содержат два последовательно соединённых управляемых резистора, образующих плечи делителя напряжения R_j и R_j'. Сопротивления этих резисторов определяются следующими соотношениями:

R_j=_ijR_i, R_j'=_ijRi', R_i=R _i', где a_ij=0 или 1, если i-ый ключ соответственно разомкнут или замкнут. Коэффициент передачи ЦАП равен

m_j=R_j /(R_j+R_j').

Поскольку сопротивления управляются инверсным цифровым сигналом, сумма R_j+R_j' остаётся постоянной во всём диапазоне преобразования. Выходное сопротивление равно R_j. Следовательно ЦАП с последовательными делителями напряжения характеризуются постоянным входным и изменяющимся выходным сопротивлениями.

По характеру опорного сигнала ЦАП подразделяются на:

1. ЦАП с фиксированным опорным сигналом;

2. ЦАП перемножающего типа (с изменяющимся опорным сигналом).

Основу ЦАП составляют наборы эталонных базисных элементов и совокупность электронных ключей, соединяющих базисные элементы в соответствии с заданным законом преобразования. Наиболее часто в качестве базисных элементов используются:

§ источники двоично взвешенных токов;

§ наборы двоично взвешенных резисторов;

§ резистивные матрицы.

В качестве электронных ключей могут использоваться биполярные или КМОП транзисторы в ключевом режиме.

К основным характеристикам ЦАП относятся:

1. диапазон изменения выходной величины

H_min ¸ H_max;

2. дискрета цифро-аналогового преобразования

h = , (9.1)

где N — разрядность входного цифрового кода;

3. динамический диапазон ЦАП

Д = 20×lg; (9.2)

4. ошибка преобразования, которая определяется как относительная величина максимального отклонения передаточной характеристики ЦАП от ее желаемого положения по отношению к диапазону шкалы преобразования (%);

5. время преобразования — интервал времени, в течение которого после подачи входного кода на выходе устанавливается сигнал с заданным процентным отклонением от истинного (обычно принимают отклонение 5%).

Дата добавления: 2014-03-13; просмотров: 636; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!