Лабораторная работа № 10

ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Цель работы: изучить принципы построения и исследовать работу цифро-аналоговых преобразователей, выполненных на интегральных микросхемах.

1. Общие положения

Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) предназначен для преобразования числа, представленного в виде двоичного кода, в напряжение или ток, пропорциональные этому числу.

ЦАП классифицируются по способам преобразования входного кода (последовательные и параллельные) и схемам формирования выходного сигнала. Последовательные ЦАП могут выполняться на переключающихся конденсаторах и с использованием широтно-импульсной модуляции. Параллельные выполняются с использованием суммирования напряжений, суммирования токов, и суммирования зарядов.

Кроме этого ЦАП можно классифицировать по ряду следующих признаков:

-по роду выходного сигнала: преобразователи с токовым выходом или с выходом по напряжению;

-по типу цифрового интерфейса: с последовательным вводом или с параллельным вводом;

-по числу ЦАП на кристалле: одноканальные и многоканальные;

-по быстродействию: низкого, среднего и высокого;

-по разрядности.

Большинство ЦАП включают пять функциональных элементов или модулей (рис.10.1):

-регистр и схему управления;

-аналоговые ключи;

-источник опорного напряжения;

-декодирующую схему;

-суммирующий усилитель.

Основные различия ЦАП касаются способов соединения и изготовления модулей. К основным характеристикам ЦАП относят:

- точность – определяется отклонением действительной выходной аналоговой величины от ее теоретического значения. На точность ЦАП влияют значения основных параметров и температурные дрейфы:

108

эталонного источника, суммирующего усилителя, декодирующей схемы

ианалоговых ключей.

-разрешающая способность – минимальное значение входной величины, которое определяет соответствующее изменение выходной величины

=1n ,

2

где n – разрядность кода.

Чем больше разрядность цифрового кода на входе ЦАП, тем выше его разрешающая способность.

-время преобразования – интервал времени между поступлением цифрового кода на вход ЦАП и временем установления соответствующего ему значения напряжения или тока на выходе. Оно определяется в основном быстродействием ключей и декодирующей схемы.

-диапазон изменения напряжения (U) или тока (I) – полная шка-

ла изменения напряжения от 0 до Uвых max или тока от 0 до Iвыхmax .

- полное выходное сопротивление ЦАП ( Zвых) определяется со

стороны выходных зажимов. Оно зависит в основном от выходного сопротивления суммирующего усилителя и имеет порядок десятков – сотен Ом.

- температурный коэффициент нестабильности (ТКН) ЦАП определяется степенью изменения выходного напряжения (U) или тока (I) от температуры (%/ °С) в рабочем диапазоне температур.

Рис.10.1. Основные функциональные блоки ЦАП и их возможная компоновка

109