Вопрос №2 Цифроаналоговые устройства

Наиболее простейшим ЦАП является взвешивающая резистивная матрица (рис.14.6), в которой сумма токов Σ I, протекающих через общий резистор R_О, пропорциональна весовым коэффициентам двоичных разрядов, а выходное напряжение (при R₀< R) пропорционально двоичному члену U_ВЫХ =Σ I·R₀. На рисунке 14.6 выходное напряжение обозначено «U».

Рис.14.6. Взвешивающая резистивная матрица

В качестве выходных источников ЦАП используются формирующие ключи SW (рис.14.7), которые обеспечивают стабильные уровни напряжений логической единицы «1», равные опорному напряжению.

Рис.14.7. Взвешивающая резистивная матрица с формирующими ключами

На рисунке 14.7. входное напряжение обозначено «U₁», выходное − «U₂».

Для увеличения выходного сигнала можно использовать операционные усилители (ОУ) с ООС через резистор R_ОС (рис.14.8).

Рис.14.8. Взвешивающая резистивная матрица с операционным усилителем

Общий недостаток ЦАП со взвешивающими резистивными матрицами проявляется при большом числе двоичных разрядов (n = 8÷12) из-за большого различия сопротивлений.

Для преодоления этого недостатка используются отдельные взвешивающие матрицы (рис.14.9) для младших, средних и старших разрядов двоичного кода с дополнительным делением выходных напряжений матриц на старших разрядах или резистивные матрицы.

Рис.14.9. Отдельные взвешивающие матрицы

Общее графическое обозначение ЦАП указывает характер преобразователя (рис.14.10):

В или # − двоичный код,

А или Λ − аналоговая информация.

1 1

2 В/А 2 #/Λ

4 4

… …

N N

Рис.14.10. Общее графическое обозначение ЦАП

Наибольшее распространение получил АЦП последовательного типа (рис.14.11).

Цифровой автомат ЦА по команде «Пуск» вырабатывает последовательность чисел в двоичном коде. Числа поступают на вход ЦАП, на выходе которого напряжение изменяется по закону, определяемому входными числами.

«ПУСК» ВЫХОД (КОД) U_ОП

U_ВХ

U_ЦАП КОМПАРАТОР ЦА #/Λ

Рис.14.11. Функциональная схема АЦП

Выходное напряжение ЦАП поступает на вход компаратора, где оно сравнивается с входным напряжением. При равенстве U_ВХ. и U_ЦАП компаратор выдает сигнал, по которому останавливается работа цифрового автомата (ЦА) и на его выходе фиксируется двоичный код, соответствующий U_ВХ.

Выводы по 2-му вопросу:

1. ЦАП и АЦП являются связующими звеньями между непрерывными сигналами и цифровыми системами обработки информации.

2. Основными параметрами ЦАП и АЦП являются:

− погрешность преобразователя,

− быстродействие,

− динамический диапазон.