2. Основные параметры цап.

Существует три основных параметра ЦАП: разрешающая способность, линейность и время установления.

Разрешающая способность указывает на число разрядов входного цифрового сигнала (входного кода) и тем самым определяет число ступенек выходного аналогового сигнала. Это наименьшее приращение выходного сигнала равно в среднем отношению опорного напряжения к числу ступенек, т.е. к 2^п.

Линейность характеризует степень отклонения выходного значения от идеального (прямой линии, соединяющей точки нуля и максимального выходного сигнала). Наиболее целесообразно ее определять как отклонение в процентах.

Время установления определяется интервалом времени от момента подачи цифрового сигнала до момента достижения выходным сигналом установившегося значения в пределах, соответствующих половине единицы младшего значащего разряда - МЗР.

3. Основные типы цап.

В настоящее время большинство ЦАП построены по двум основным схемам: в виде цепочки взвешенных резисторов и типа R-2R. Оба названия определяют тип резистивной многозвенной цепочки (резистивной матрицы), используемой в преобразователе. Основу схемы ЦАП со взвешенными резисторами составляют источник опорного напряжения U_оп, набор ключей S1-S4, набор двоично взвешенных резисторов R1-R4 и сопротивление нагрузки R_н, изображенные на рис. 2.

Рис. 2.

Каждый двоичный разряд входного кода управляет своим ключом. Если разрядная цифра - двоичная "1", ключ замыкается. Если разрядная цифра - двоичный "0", ключ остается разомкнутым. Когда ключ замыкается, опорное напряжение прикладывается ко взвешенному резистору, соединенному последовательно с ключом, и ток течет в суммирующую шину, нагруженную резистором R_н (R_н<<R). Суммирование токов взвешенных резисторов создает на нагрузке выходное напряжение, пропорциональное общему току, и, следовательно, величине выходного кода. Выходное напряжение описанного ЦАП измеряется вольтметром (допускается вместо R_н включать миллиамперметр).

ЦАП с цепочкой резисторов R-2R изображен на рис. 3.

Рис. 3.

Схема содержит источник опорного напряжения U_оп, набор ключей, набор резисторов и нагрузку. В отличие от предыдущей схемы (рис. 2) она содержит по два резистора на разряд. Один - величиной 2R - включен последовательно с разрядным ключом, а другой - величиной R - включен в суммирующую шину таким образом, что это соединение в сочетании с последующими каскадами образует П-образную цепочку. Схема на рис. 3 представляет простой 4-разрядный ЦАП с цепочкой резисторов типа R-2R. Выходное сопротивление цепочки - постоянная величина, не зависящая от положения ключей, и фиксированная резистивная нагрузка не вносит нелинейных ошибок.

При положении ключа старшего разряда S1 в положении "ВКЛ" (подвижным контактом налево), резистор старшего разряда 2R шунтируется эквивалентным сопротивлением многозвенной цепочки в точке А относительно земли. Это эквивалентное сопротивление равно 2R. Таким образом, выходное напряжение в точке А при отсутствии нагрузки равно U_on/2. Аналогичным образом каждый ключ вносит в выходное напряжение свой соответственно взвешенный вклад, образуя в результате выходное напряжение (суммарное), пропорциональное входному двоичному слову.