ЦАП с суммированием токов

При построении ЦАП, реализующих метод суммирования нескольких различных эталонов, в качестве упомянутых эталонов можно использовать источники напряжения или тока. На практике наибольшее применение нашли схемы с эталонными источниками тока. Поэтому ниже остановимся только на особенностях построения устройств данного типа.

Схема будет иметь следующий вид (рис...)

Из аналоговой электроники известно, что напряжение между входами ОУ всегда равно нулю. Поэтому для рассматриваемой схемы Ua=Ub=0 и по первому закону Кирхгофа I_ORN+U_ORN/R_ООС. Откуда

U_ORN=I_ORN∙R_ООС (6)

т. е. выходное напряжение ОУ прямо пропорционально выходному току ЦАП и сопротивлению Rоос и не зависит от сопротивления выходной нагрузки ОУ.

Большинство серийно выпускаемых ИС ЦАП реализуют именно этот принцип. Их отличие состоит лишь в способе получения разрядных токов и используемой схемотехнике.

В простейшем случае для получения эталонных источников тока I₀∙2ⁱ можно к источнику напряжения U_REF подключить ряд резисторов, сопротивления которых пропорциональны весовым коэффициентам входного кода. Такие резисторы называют взвешенными. Так как для ОУ U_a=U_b=0 то токи резисторов схемы будут обратно пропорциональны их сопротивлениям I_i=U_REF∙2ⁱ/R=I₀∙2ⁱ, где I₀=U_REF/R, и для выходного напряжения устройства справедливо выражение (6).

Недостатком такого решения является широкий диапазон изменения сопротивлений взвешенных резисторов, используемых для формирования разрядных токов. К тому же для обеспечения точности преобразования абсолютные значения сопротивлений этих резисторов должны выдерживаться с прецизионной точностью. Так, в случае 12-разрядного ЦАП сопротивления разрядных резисторов должны отличаться в 2¹¹ =2048 раз, что весьма трудно выполнить технологически.

Поэтому для получения источников эталонного тока часто используют резистивные R-2R матрицы, выполненные только на резисторах двух номиналов R и 2R. В качестве примера рассмотрим схему 4-разрядного ЦАП с матрицей R-2R.

Схема включает R-2R матрицу, четыре переключателя S3,…,S0, на МДП-транзисторах VT_3.1,…,VT_0.1 и VT_3.2,…,VT_0.2 четыре инвертора DD3,…,DD0 и ОУ DА1 с цепью ООС. На входы инвертора подаются сигналы разрядов входного кода Х₃... Х₀, а на вход матрицы R-2R - напряжение от эталонного источника U_REF.

Рассмотрим сначала работу матрицы R-2R. Для удобства предположим, что на вход ЦАП подан нулевой код (0000). Тогда выходными сигналами инверторов DD3,...,DD0 включены транзисторы VT_3.2,…,VT_0.2 переключателей S3,…,S0 , и нижние выводы всех резисторов 2R матрицы подключены к общей шине.

Работа матрицы R-2R основана на том, что выходное сопротивление любой отсекаемой от нее выходной части схемы, содержащей целое число R-2R звеньев определяется параллельным соединением двух цепей, сопротивления каждой из которых равно 2R.

Через переключатели S3,…,S0 протекают токи, значения которых пропорциональны весовым коэффициентам двоичного кода.

Дата добавления: 2014-03-11; просмотров: 764; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!