1Сурет. Сат-тің құрылымдық сұлбасы.

Әрбір триггер резисторлы матрицада белгілі резистормен байланысты транзисторлы кілттің жұмысын басқарады. Резисторлық матрицаға қосылған U_тір тірек кернеуінің прецизиондық көзі САТ-тің шығу кернеуінің өзгеру диапазонын береді. ОК шығу операциондық күшейткіші сол немесе басқа кілттер жиынтығын тарату кезінде тоқтарды қосуды қамтамасыз ететін қосқыш функциясының қызметін атқарады. Қарапайым САТ-тің жалпы сипаттамасы үшін барлық осы компоненттер бір интегралдық жүйеде біріктіріледі. Жоғарғы рұқсат ету және жоғарғы жылдам жұмыс істеу қабілетіне ие болатын жоғарғы техникалық сипаттамасы бар САТ гибридті технология бойынша немесе дискретті компоненттерден жасалады.

2-суретте 4-разрядты САТ-тің базалық құрылымдық сұлбасы көрсетілген. Регистрда белгіленген 4 бит төрт кілттің күйін басқарады және 16 әртүрлі жиынтықпен қамтамасыз етеді. ОК қосқыш сұлбасы бойынша қосылған.

2Сурет. Сат-тің базалық құрылымдық сұлбасы.

Кілттердің біреуі тұйықталған кезде, САТ-тің шығу кернеуі, тірек кернеудің U_тір қайтымды байланыстың резистор кедергісінің берілген кілттің тізбегінде орналасқан, матрица резисторының қатынасының туындысымен анықталады. Егер, мысалы, регистрдың үлкен белгілік разрядқа (ҮБР) сәйкес келетін кілт тұйықталынып тұрса, онда шығу кернеу U_шығ = –( R / 2R ) U_тір = –U_тір / 2. 1 разрядта сигналдың деңгейін бекіткенде аламыз U_шығ = –(R/8R) U_тір = –U_тір / 8. Әрбір келесі кілттің тұйықталуы (разрядтардың салмағының өсуінің бағытында) шығу кернеудің өсуіне алдыңғы кілттің тұйықталуы нәтижесін екі есе жоғарлататынына әкеледі. Бірнеше кілттер тұйықталғанда нәтиже беретін шығу кернеу әр тұйықталған кілттің вкладтың суммасымен анықталады. Мысалы, 1 және 3 разрядтарында логикалық 1 бекіткенде шығу кернеуін аламыз U_шығ = –(U_тір / 2 + U_тір / 8). Сонымен, САТ кіріснде 16 әртүрлі екілік дискретті деңгейлерін алуға болады. Резисторлар кедергілерінің қатынасы кіру кодтың қажетті сызықты түрлендіруін шығу кернеуге қамтамасыз ету үшін, жоғары нақтылықпен ұсталып тұру қажет.

3 суретте өзінің функционалды сипаттамасы бойынша сызбаға эквивалентті 2 сурет бойынша САТ-ң принципиалды сызбасы көрсетілген, бірақ тек екі номиналды - R и 2R резисторлар пайдаланылады. Мұндай резисторлы матрицаны САТ сызбасында пайдалану мүмкіндігін дәлелдеу үшін ОК қосатын нүктеге параллельді орамдардағы тоқтардың шамаларын қарастырамыз.

3Сурет – r-2r негізіндегі резистивті матрицаның сат сызбасы.

Жылжымалы элементтің жағдайынан (жоғарғы немесе төменгі) тәуелді емес орташа нүктелердің қайта қосуларының S₀,… S₃ потенциалдары, төменгі жағдайда олар “жер” клеммасына қосылғандықтан, оал жоғарғы жағдайда олар операциондық күшейткіштің ОК қосатын нүктесінде қосылғандықтан, бірдей және жердің потенциалына тең болып қалады, ОК жұмыс шарты бойынша потенциалы жердің потенциалына жақын. Осыдан, S_i қайта қосуы резисторлы матрицада R-2R тоқтардың суретінің өзгеруіне әкелмейді.

Матрица R-2R екі есе үлкен резисторларды құрайды, бірақ, олардың кдергілері салыстырмалы аз - әдетте 5 - 10 кОм, олар (пайдалы) кристаллдық пайдалы ауданына азғантай учаскені салыстырмалы талап етеді және кедергілердің жақсы согласованный мәндеріме шығарылуы мүмкін. Сондықтан барлық САТ резисторлы матрица R-2R негізінде құрылады.

САТ бастапқы екілік кодтың түрлендіруін шығу кернеуге келесі өрнекпен сәйкес келетін қамтамасыз етеді:

U_шығ = – (U_тір /2ⁿ)a_i 2ⁱ (2)

мұндағы а_i – екілік сан i- разрядтың (0 немесе 1) бастапқы санның екілік кодта болғанда.

САТ үшін негізгі жүйелік параметрлер болып:

– екілік разрядтың саны, әдетте 8 – 12;

– шығу сигналдардың диапазоны, барлығынан жиі 0 – 1В немесе 0 – 10В;

– түрлендіру уақыты – жылдам әрекет – 0.05диапазонында– 100 мкс;

– кіші белгілік разрядта бірнеше бірліктерде бағалайтын түрлендірудің нақтылығы;

– электрлік, температуралық және габариттік сипаттамалар.

Түрлендірудің нақтылығы өзіне резисторлы матрицаның кедергілердің номиналдық қателіктерін және сумматордың қайтымды байланысының тізбегін, сызбаның элементтерінің температуралық тұрақты емес және уақытша және қосады. Бұл қателіктер бағыңқы сипаттамаларының нөлдерін ауыстыру және берілу коэффициент өзгерісі түрінде болады. Әдетте түрлендіру нақтылығы кіші белгілік разрядтың бірліктерінде (к.б.р.б.) бағаланады және соңғының шамасы өрнекпен анықталады

к.б.р.б.=(U_max –U_min)/ (2ⁿ-1). (3)

Мұнда U_max, U_min – САТ-тің максималды және минималды шығу кернеулері (әдетте 0).

САТ көпразрядты сызбасының практикалық жүзеге асыруы микросхема негізінде рационалды жүргізу, бір корпуста САТ негізгі блоктарын құрады. 4 суретте резистивті матрицаны және тоқтық кілттерді құрайтын, 594ПА1 микросхемасында 12 – разрядты САТ-ң принципиалдқ сызбасы келтірілген. Қателіктерді азайту үшін операциондық күшейткіштің кіру тоқтарынан үлкен кіру кедергісімен 544УД2 күшейткіш енгізілген; 544УД2 күшейткіштің нөлдік деңгейін ауыстыру компенсациясы үшін МДМ – типті канал енгізілген. Операциондық күшейткіш 140УД13 модулятор, ал күшейткіш 153УД6 — демодулятор болады. САТ қосымша кодта ±10В кернеу диапазонында жұмыс істейді.