7. Цифро-аналоговые преобразователи.

Ц ифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) предназначены для преобразования цифровых кодовых сигналов в квантовую аналоговую величину. Любой ЦАП (рис. 2.12) имеет n входов (по числу разрядов входного кода) и один аналоговый выход. Входной код ЦАП может быть двоичным, двоично-десятичным и др. Логика работы ЦАП: если входной код максимален – (11…1)₂, то и U_вых=max=E₀, гдеЕ₀ – напряжение источника питания; если выходной код минимален (00…0)₂, то U_вых=0; чем больше входной код, тем больше U_вых.

Рис. 2.12. Цифрово-аналоговый преобразователь:

а) обозначение на функциональной схеме;

б) упрощенная принципиальная схема;

в) эквивалентная схема.

В состав ЦАП входят эталонный источник питания Е₀, дискретные делители напряжения R₁…R_n и электрически управляемые (разрядами входного кода) ключи SA. Легко видеть, что принципиальная схема ЦАП (см. рис.2.12, в), где приняты следующие обозначения: g_АВ – суммарная проводимость резисторов, подключенных ключами SA к шине В; g_АС – суммарная проводимость резисторов, подключенных ключами SA к шине С. В результате напряжение эталонного источника питания Е₀=const делится в зависимости от значения g_АВ:

где - суммарная проводимость всех резисторов ЦАП; k_i – коэффициент, равный единице или нулю в зависимости от того, подключен резистор R_i к шине В или нет.

Значения сопротивлений резисторов R_i выбирают согласно принятому входному коду. Для двоичного входного кода часто применяется резистивная матрица R-2R. Переключение весовых резисторов осуществляется с помощью электромеханических (контактных) или электронных (бесконтактных ) ключей (полевые транзисторы), управляемые сигналами в зависимости от входного кода. Широко применяются ЦАП в интегральном исполнении (гибридные и твердотельные), например, интегральная микросхема 572ПА1.

7. Аналого-цифровые преобразователи.

Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) предназначены для преобразования входного аналогового напряжения в цифровой код. Любой АЦП (рис. 2.13) имеет один аналоговый вход и n выходов (по числу разрядов выходного кода), а также управляющие вход (Старт) и выход (Стоп). Логика работы АЦП: чем больше U_вх, тем больше выходной код. Существуют различные методы аналого-цифрового преобразования, которые могут задействовать или не задействовать ЦАП. Ниже рассмотрены три модификации АЦП с использованием ЦАП.

Развертывающий АЦП (рис. 2.14) начинает свою работу с приходом импульса Старт, который обнуляет счетчик импульсов С₄ и взводит триггер Т. Логическая “1” на выходе триггера Т “замыкает” логический ключ Кл, и импульсы с генератора Г начинают поступать на счетный вход счетчика Сч. Двоичный код на выходе Сч монотонно возрастает. С оответственно увеличивается напряжение U_ЦАП. Как только U_ЦАП достигает уровня U_вх, схема сравнения аналоговых сигналов СС формирует короткий импульс, который записывает текущий код с выхода Сч в регистр памяти РП (этот код эквивалентен величине U_вх и является выходным) и сбрасывает триггер Т в состояние логического “0”. Тем самым ключ Кл “размыкается”, завершая цикл преобразования.

Рис. 2.14. Развертывающий АЦП: