4.Общие сведения о цифро-аналоговых преобразователях.

Назначение ЦАП:

Преобразование между аналоговыми и цифровыми величинами - основная операция в вычислительных и управляющих системах , поскольку физические параметры , такие , как температура , перемещение , напряженность магнитного поля , скорость , звук и т. д. , являются аналоговыми , а большинство практических методов обработки , вычисления и визуального представления информации - цифровыми .

Преобразование цифровых величин в пропорциональные аналоговые величины необходимо для того , чтобы результаты цифровых вычислений могли быть использованы и без труда поняты в аналоговой системе .

Кроме того, если все АЦП разделить на медленно- и быстродействующие, то в первой группе будут преобладать АЦП интегрирующего типа , а во второй - АЦП содержащие ЦАП . Последние осуществляют обратное преобразование цифровых сигналов в аналоговые и в составе АЦП служат для формирования аналогового сигнала с которым сравнивается преобразуемый сигнал.

Схемы ЦАП можно классифицировать по различным признакам:

по принципу действия или способу формирования выходного сигнала (с суммированием напряжений , с делением напряжения , с суммированием токов);

по роду выходного сигнала (с токовым выходом , потенциальным выходом, с резистивным выходом);

по полярности выходного сигнала (униполярные, биполярные или, точнее, одно-, двух- и четырехквадрантные);

по характеру опорного сигнала (с постоянным опорным сигналом, с изменяющимся опорным сигналом (умножающие));

по типу элементной базы, используемой для суммирования и деления (резистивные, емкостные, индуктивные, пневматические, на полосковых линиях, оптико-электронные);

по виду интерфейса(с послед. и парал. вводом).

Послед. дел. на ШИМ и на переключ. конденсаторах.

Парал. дел. на: с суммир зарядов, суммир напряжений и суммир токов.

Суммир токов дел на: на МОП ключах, на ист тока и на диф каскадах.

5.Схемотехника цап со взвешенными резисторами.

В данной схеме используется способ формирования выходного напряжения по принципу суммирования токов. Структурная схема ЦАП со взвешенными резисторами приведена на Рис. 5.

Рис. 5 Структурная схема ЦАП со взвешенными резисторами

Для построения ЦАП с разрядностью N требуется N взвешенных резисторов. Ключами, которые подсоединяют резисторы либо к общему проводу, либо к опорному напряжению, управляют разряды цифрового кода а_i, где i - изменяется от 0 до N-1, причем а₀ соответствует старшему разряду, а а_N-1 младшему. Сопротивление i-того резистора для этой схемы определяется по формуле:

, где i изменяется от 0 до N-1 (N - разрядность ЦАП). Тогда ток через i-тый резистор при его подключении к опорному напряжению можно определить по формуле:

А напряжение на выходе при одном подключенном резисторе определяется по формуле:

Выходное напряжение ЦАП со взвешенными резисторами по этой структурной схеме можно определить по формуле:

, где a_i соответствующие разряды входного цифрового кода (а=1 или а=0).

Недостатки данной схемы :

1. Необходимость обеспечения высокой точности подгонки взвешенных резисторов.

2. Необходимость обеспечения одинаковой температурной стабильности разных резисторов, что для различных значений сопротивлений сделать достаточно сложно.

3. Конечное сопротивление ключей неодинаково влияет на различные разряды(на старшие больше).