ЦАП с генератором двоично взвешенных токов

Рис.9.5

U_R = U₀ – (–E₀) = U₀ + E₀. (9.4)

U_Н = R_Н×, (9.5)

где a_k = 0 или 1.

Высокая стабильность тока источников, собранных на выходе операционного усилителя, обусловлена тем, что все они работают с одинаковым номиналом резисторов R. Следовательно, транзисторы токовых стабилизаторов имеют одинаковые условия работы. Формирование двоично взвешенных токов производится объединением коллекторных выводов образцовых источников в группы с количеством, соответствующим степеням “2”. Коммутация токов осуществляется дополнительными транзисторами, входными сигналами для которых являются сигналы цифрового кода с выхода элементов серии ТТЛ. Условия открывания и закрывания дополнительных ключей поддерживаются выбором номинала образцового источника U₀ на уровне порогового напряжения элементов серии ТТЛ. Из-за разного количества ключей в разрядных группах токи, потребляемые разрядами по цепям управления, увеличиваются по мере увеличения старшинства разряда.

Возможно несколько способов получения относительных весов источников тока, соответствующих разным разрядам. Ещё один из них, показанный на рисунке 1.5а, заключается в использовании двоично взвешенных резисторов, позволяющих получить двоично-взвешанные токи коллекторов транзисторов Т₇-Т₁₀ . Эти токи коммутируются либо на выход, либо на шину питания через входную шину управления и транзисторы Т₁-Т₄ . Пятый источник тока Т₆ служит для создания соответствующего уровня опорного напряжения через операционный усилитель ДА1, резистор R_s и источник опорного напряжения V_on. Операционный усилитель управляет базовой шиной транзисторов, обеспечивая необходимый баланс на входе операционного усилителя при( полагая V_см для ДА1)

(1)

Ток транзистора Т₇ соответствует этой величине, поскольку напряжения, значения резисторов и т.п. в цепях эмиттеров равны. Площадь эмиттера транзистора Т₈ в два раза больше, чем у Т₇ или Т₆ , в то время как резистор в цепи эмиттера в два раза меньше. Можно рассматривать транзистор Т₈ и его резистор состоящими из двух половинок, через каждую из которых течёт ток, такой же, как и через транзистор Т₇ или Т₆ , и, следовательно, суммарный ток в два раза больше. Сумма не изменится при соединении этих половинок вновь, в связи с чем коллекторный ток транзистора Т₈ будет точно вдвое превышать ток, определяемый равенством (1),т.е.:

.

Аналогично площадь эмиттера Т₉ в четыре раза больше площади эмиттера транзистора Т₇ , а резистор в цепи эмиттера в четыре раза меньше; тем самым создаётся в четыре раза больший ток, и т.д. Эти расчёты сделаны , конечно, в предположении , что все цифровые входы находятся в состоянии низкого логического уровня, вследствие чего транзисторы Т₁-Т₄ закрыты. Если какой-нибудь цифровой вход имеет высокий логический уровень, то соответствующий ему транзистор замыкает ток элементов источников через транзистор Т₅ на источник питания V⁺. Таким образом, выходной ток I_вых определяется суммой отдельных токов в соответствии с выражением

где a_nхарактеризует состояние цифрового входа. Это выражение в точности совпадает с выражением 1.5, если пренебречь входным напряжением смещения усилителя. Заметим, что максимальный выходной ток получается при низком логическом уровне на всех цифровых входах и равен (2⁴ – 1)I_Т6.

9.5.
ЦАП на основе структуры R–2R

Рис. 9.6

I = , I₁ = и т. д. (9.6)

== (a_n×2ⁿ + a_n-1×2^n-1 + … + a₀×2⁰). (9.7)

Такие ЦАП относятся к ЦАП перемножающего типа. Для их работы источник U₀ может быть выбран как фиксированного номинала, так и может использоваться в качестве дополнительного входа преобразователя для осуществления операции двухквадрантного умножения мгновенного значения напряжения U₀ на вес цифрового двоичного кода.

В качестве ключевых схем в интегральных ЦАП такого типа используются комплиментарные МДП-структуры с парафазным управлением.

Схема преобразователя выпускается интегрально (572ПА1).

Дата добавления: 2014-03-13; просмотров: 370; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!