11.2. Типы цап.

Наиболее общие типы электронных ЦАП: Широтно-импульсный модулятор — простейший тип ЦАП. Стабильный источник тока или напряжения периодически включается на время, пропорциональное преобразуемому цифровому коду, далее полученная импульсная последовательность фильтруется аналоговым фильтром низких частот. Часто используется для управления ско-ростью электромоторов. ЦАП передискретизации, такие как дельта-сигма ЦАП, основаны на изменяемой плотности импульсов. Передискретизация позволяет использовать ЦАП с меньшей разрядностью для достижения большей разрядности итогового преобразования. Часто дельта-сигма ЦАП строится на основе простейшего однобитного ЦАП. На ЦАП малой разрядности поступает импульсный сигнал с модулированной плотностью импульсов (с постоянной длительностью импульса, но с изменяя-емой скважностью), создаваемый с использованием отрицательной ОС. Отрицательная ОС выступает в роли фильтра высоких частот для шума квантования. Быстродействие дельта-сигма ЦАП достигает сотни тысяч отсчетов в секунду, разрядность — до 24 бит. С увеличением частоты передискретизации смягчаются требования, предъявляемые к выходному фильтру низких частот, и улучшается подавление шума квантования. Взвешивающий ЦАП, в котором каждому биту преобразуемого двоичного кода соответствует резистор или источник тока, подключенный на общую точку суммирования. Сила тока источника (проводимость резистора) пропорциональна весу бита, которому он соответствует. Таким образом, все ненулевые биты кода суммируются с весом. Взвешивающий метод один из самых быстрых, но ему свойственна низкая точность. По этой причине взвешивающие ЦАП имеют разрядность не более 8 бит. Цепная R-2R схема является вариацией взвешивающего ЦАП. В цепной R-2R схеме взвешенные значения создаются в специальной схеме, состоящей из резисторов с сопротивлениями R и 2R. Это улучшает точность. Недостатком метода является более низкая скорость вследствие паразитной емкости. Сегментный ЦАП содержит по одному источнику тока или резистору на каждое возможное значение выходного сигнала. Так, восьми битный ЦАП этого типа содержит 255 сегментов, а 16-битный — 65535. Теоретически, сегментные ЦАП имеют самое высокое быстродействие, так как для преобразования достаточно замкнуть один ключ, соответствующий входному коду. Гибридные ЦАП используют комбинацию перечисленных выше способов. Большинство микросхем ЦАП относится к этому типу.

Выбор конкретного набора способов является компромиссом между быстродействием, точностью и стоимостью ЦАП.

11.3.

Зная значение напряжение полной шкалы, мы можем найти напряжения, соответствующие каждому разряду. В нашем случае U_пш=14В и количество разрядов n=6:

N разряд = U_пш/2^N, N ;

1 разряд = 7В; 2 разряд = 3,5В;

3 разряд = 1,75В; 4 разряд = 0,875В;

5 разряд = 0,4375В; 6 разряд = 0,21875В;

Зная цифровой код на входе ЦАП можно найти напряжение на выходе:011011 -> U_вых= 3,5+1,75+0,4375+0,21875= 6,125В.

12.1. Шифратор. Применение.

Шифраторы – микросхемы средней степени интеграции, предназначенные для перевода сигнала, поданного только в один входной провод, в выходной параллельный двоичный код, который появится на выходе шифратора. Чтобы шифратор откликался на входной сигнал только одного провода, его схему делают приоритетной. Тогда выходной код должен соответствовать номеру «старшего» входа, получившего сигнал. Предположим, активные уровни поступили на входы 3, 4, 9. Старший по номеру вход здесь 9, он обладает приоритетом, поэтому выходной код шифратора 1001. Шифраторы различают по емкости, по числу каналов, а также по формату входного кода (двоичный, двоично-десятичный). Шифраторы находят различные применение в вычислительной и информационно-измерительной технике. Одно из них – преобразование чисел, вводимых пользователем, например, на калькуляторе, в двоичный код. Шифраторы широко используются в разнообразных устройствах ввода информации в цифровые системы. Такие устройства могут снабжаться клавиатурой, каждая клавиша которой связана с определенным входом шифратора. При нажатии выбранной клавиши подается сигнал на определенный вход шифратора, и на его выходе возникает двоичное число, соответствующее выгравированному на клавише символу. Трёхразрядный шифратор и его временные диаграммы представлены ниже.