hhis16 (Исскуство схемотехники)

542 Глава 9 Сопряжение цифровых н аналоговых сигналов б49 50 кОм к0 кОм 50 кбм тООкОм 114 ткб з 4 с' "л~й типов погрешностей: погрешности сдвига погрешности шкалы, нелинейность и не монотоннос ~ь тряс. 9.44). 9.16. Цифро-аналоговые преобразователи »ЦАП) Цель состоит в том, чтобы преобразовать количество, определенное в виде лвоичного числа 1или многоразрядного двоичнодесятичного числа), в напряжение или ток, пропорциональное значению цифрового входа. Рассмотрим несколько распространенных способов преобразования. Включение масштабируюших Резисторов в суммирующее соединение. Как вы уже видели в разд.

4.09. подхлючая несколько резисторов к суммирующему входу операционного усилителя. на выходе можно получить напряжение. пропорциональное взвешенной сумме входных напряжений (рис. 9.45). Напряжение на выходе этой схемы изменяется от 0 до — 10 В, причем максимальный выход соответствует входному числу 64. Действительно. максимальное входное число всегтта равно 2"'— 1, -,. е. все разрялы находятся в и1н, В дан. ном случае максыъчалъное входное число равно 63, а соответствующее выхолыое напряжение равно — 10 х 63,64. Изменяя резистор обратной связи, можно лобить- ся.

чтобы выход изменялся от 0 --6,3 В бые сделать так. чтобы вмк; '-„",:,":;! в вольтах был бы численно равен цй.".-!,!: входного числа), можно добавить так''-:.:;.:, инвертируюший усилитель или поеду '.:,""' нос смещение на суммирующий чтобы получить положительный вмхо',.''~,-" Изменяя значения входных резисгорвмт,",~' можно соотвюствующим образом пре~фг":~к разовать многоразрядный лвоично-~0",,!:; тичный входной код, нли любой друг»~.-,","..

взвешенный кол. Входные напрятммй",~!:."ты должны соответствовать точным зттш)Т~."::"г нам; чем меньше значение входного ))Ют::;,;„ зистора, тем большую точность он двт~!':,','. жен иметь. Разумеется, сопротивлети)к'::;;.', переключения лолжно быть меньше йт))~";,','. 1'2ч величины самого маленького РООйф'„:;нь .тора. что важное замечание, посколб~~'.:„ пеРеключение во всех Реальных сксятттйхттчзч выполняется с помощью транзиспф~~~~ нлн ключей на МОГ1-транзисторах, 3кту),:,;;,';;, способ преобразования используйЯ только в быстрых преобразователях йт)2~~;",. кой точностн. авоично лесаптчныи ЦАП ИеполазУОте вхолы саламан)йт' и ыы з*з о ы ! и. выкал прв атом лолаен век))т~!~-''„ актаея от О по 9.9 В Ценная К-2К~хема. Способ масшта11)ч,~в',"а руюцптх резисторов становится неудт~фе~;,'1 ным.

если преобразованито ттолвергий".~~~~! мнот о разрядов. Например. для 12~'';»; рялнот о преобразователя потребуется йч,-,;;:„:.::,', отношение величин резисторов 20005Ти ''Тч соответствующей -точностью самого МВл! -тенького резистора Цепная Я- Р-с ОМ))з!':Т Я 9К-схеМ)) '::":;!" показанная на рис 9.46, приводит к взя)ттт, " ' тт(змч рстценыго чтой тала пт Внось трчьяв ются только 2 значения резистор»та ко горым й-2тт-схема формирует токц.'1,'.-'' Звон'тньтм маслу'тнбнрованием. Оз, ,чу "зт ры. коне тло должны быть точно по, раны хотя лействительньтс нх ~ нс т ак сутттественттьт.

Прывеленна аая ясхмм)паул '"„*; е от 0Ф,', формирует выходное напряжение 9)Р'," 10 В с полным выходом. согывс СтатЯУтоо',„' пшм числ) 16,'опять жс максиат .:.::: !. входное 'шсло равно »5 пры вых ВЫХООД, напряжетпш 10 х 15;16) Для двончн ' ользуетят~. »:; сятнчного преобразования испотт несколько моднфютацнн Я-2)т-схемы- »00 кбм 100 кбм тог ксм тОО кбм 50кам Х КО мю + ,":..0' 4 2 9.3. Похаинтп *по прнвелеиная выше выполняет 4зункптзто преобразования пра и масштабируюшнх токов. В ''~помянутого выше тс-2тт-преобразо:операционный усилитель прообраз))воично-маспттабированньте тока в е напряжение Во многих случаях "'ое напряжение является наиболее м видом сигнала, но операционелн, как правило.

составляю~ :медленнуто часть преобразователя ":,'чм используете преобразователь с выходом, вы добьетесь чу пню истик за более низкуто цену. Рыс. рирчет общую илето Токи сформировать с помоптью магри 'Изисторных источников тока с масуюшими эмиттерными резисторатя проектнромцики ИС предпочи,.ячтсполь:топать цепную 22-2Я-схему из ,'рных резисторов. В болыцннствс ователей ярого типа источники ,ключены все время, а ых выходной дклточается к выхолпому контакту пи Гтл ГЗГ -1 039 059- Рис 94б схема лестничного ппм Ялтя. илы к земле пол управлением цифрового входного кола. В ЦАП с токовым выходом следует принимать во внимание ограничение по размаху выхода; он может достигать всего 0,5 В. хотя типовое его значение составляет несколько вольт. Формирование выходного сигнала напряжения.

Сушествуе г несколько способов формирования выходного напряжения для токовых ЦАП. Некоторые из них показаны на рис 9.48. Если емкость нагрузки невелика, а требуемый перепал напряжения достаточно большой. то прекрасно работает схема с обьршым резистором. подключенным к земле. При типовом лолномасшт абном выходном токе 1 мА нагрузочный резистор 100 Ом обеспечивает полномасштабное выходное на.

пряжение 100 мВ с выходным нмпелансом 100 Ом Если суммарная емкость выхода ЦАП н емкость натрузкн не ттревышает 100 пкФ. то время установки в предыду. шем примере будет равно 100 нс. прелполагая, *тто быстродействие ЦАП несколььо выше Алаттизиртя влияние постояннои Рнч 949 К.ысснческзч смыв Цхтт комм ~апи в оков бах 1 лава Ч Сопри!кение иифроаь!х и аи-лоюных сигиалоа б4б ш -!В В з' Хбьж В Рнс Ках Ф«рмирол нис ыллркилиьк со хок ьом! аых«ъ «ЦАП времени )(Слцспочки. не Забывайте, что выходное напряжение установится с точностью ло 1,' МЗР за время составляющее несколько поссояниых времени Например, время установ;!ения выхода с !очностью 1 2048 лля 10-разрядно;о преобрасоваселя составляе! 1.6 постоянных времени )(бъ де!И«чхи. Для !Ого ч!обы сфермироват3, большой перепал напряжения или се! ласова 3ь вь1хо ! «: Пизкеомнои па! ру жей или « !юльшой иагр!"«очной «мкостьих можне исгюль;ва«ь 3юка апиыо ца рисунке схе м' ! рсзисз'ивцеи ебраыюй сигала !ус!1 3И- :ел1, !!:Х«! «Вых!Ъ,ОХ! Пе Вагря;кспи1О! Конлеисл3ер.

Пбисзсруьскьций резистоР ОЕЗХ 11ЮЙ СВЯЗИ ПСШ«ХЕЪЗПМ * и СЕЕ.П«3С ппя ъс3«цг1331333«т ишкс*зьк выхелдая емкость 11ЛП л,есе1аиии ! резво!«ром 0613а33юи ЖЪЯЛЯ 'е'3лас!' 'шпазлыВагеюии физовыя.:,«ип. По. к сожалшсию, снижает быстро и*ис«вис '.сис!Ятхж ! хома об.ы опм с ъ !пей мнима ! с 31,пои ! Сеесиш!с гьи! ! 1я ВОС!'!«Ржания ВьссекОИ сх!'Рос!и 3жжс пс. «Лре!ш НАП м же е!сгреб!хил,!ься :твоги ! ельне леры Ои бьы 1р::кис ! в«тошни с мис1ым В13сменсм ъг1ап! Вьи! !Пвм (ъа3!33хпхяы(3 уснлишль На прах!Яке пе следпяя схема обе«печивас! Лъ плие хардку,". 1С13ИС:!ИКИ. ПОСКОЗП КЪ НЕ '113«бус1 КОМЦВН."~!!",!', сируюшеге конленса3ера Старайт~.:.;~:;,-,,:~. избегать погрс!Пносгей напряженья сд$$1й;",'„;ъ га операпиеиныи )силн!сс3ь усиливаФ)3!;:,.:-" х входное напряжение сдан! а и 100 раз.:,:;:,!.;,,,",3-,'1!х~; Коммерческ33 зоступпые модули Фххк((:.,"..'."„",33 Оелалаис! ! ОЯВОс!13О ет б.ю 18 би1'Вврекф)4-"« менем у - овле ..

-"-' »': е 100 Хзй~-:-;:::'!!!;., 12АП с самой высокой ! о:!Вою ью!. Це(33)т;;~:.~Ох~, Ва х(ЛП колеблются о! нескольких 33одкзФ;,~,::;;" 3ъ ров де песк«! Ьких се!сн,!О.миров ТЯП~,::::,::.'; вым 3пиреье распро«3ры1епным блокоМ-,:,;::',.; являс«ся ЛП;248. 12-раърялиь!й преобра"-" '*,,:-', зовасе.!и « .!В3це.!Кои и внъзреиипм опОВ) ъ".:, иым исто и!Иком и с врсмсвсм зсгавОВИВХ °; пяя .! !я Выхелл 1и !ппцъижспйи . ! ДОЙЧ- 9.17. Интегрируюпае БЛП В !!риала.!иых задачах «цпфревсно ВХО может п13елсзаиляз ь собои- послед««вате!пи с* Вес!и Вмп лисов или ке !совпис лру™ види опредслеиией !Вс! >!ы Б 'пем ОВУ Вс«юсрсдств!.ИЯО, 33ре«!( Ра ПЗВ' ание 'В бозЖВ пипряжсние иью! ш ока' ыв сеюя ОтСйвз'.,' ' ъ:ибиым чем предварихе шиь3В '-' ' азова,;,х,'!,".,".

Весмсшз с пе«лелъюши! ! !!рсе«'р двоичного числа пе описанным вь3- ь способам. При прямом пребразованин '" Оты в напряжение иа каждом входном ". е генерируется стандартный импульс: Озкет быть как импульсом напряже, твк и импульсом !ока (1. е. фиксироколичеством заряда). пульсная послеловательность ъсрел- ЯС-фильтром низких час!от или ратором, создавая выхолное напря- 'Е, пропорциональное средней вход- частоте. Выход, разумеется. Имеет и и для !ого, чгебы их уменьдо уровня точности ПАП (з.е. ло ;ЩЗР) использую! филыр низкой ча'Зктя, который замедляет выходную реакпреобразователя. Для того чтобы "' еации были меньше 1 2 МЗР. поная времени Т простого )(С-фильтра частот должна бьгсь, пе крайней ' Т.равнои Т= 0,69(л .

1) То, .Ле То д выходного сигнала и-разрядного разовазсля частозы в напряжение, етствующий максимальнеи входной .Оте, Другими словами. время уста'' ния выхода ло 1 2 МЗР бу"3сл приравно ' = 0.5!и ! 13'Т;, !О-разрял- 3«ЦРЕОбРЯЗОВатЕЛЬ Чает Оз Ы И НаПРЯжс;, с максимальной входной частотой ;ц при использовании сглаживаюше-фильтра булез име!и время ус!ания выхолпого напряжения 0.6 мс ' льзуя бо 1се сложиыи фильтр шг!ких т (с кру '. Ым срезом) можно лебит! ься рсзълыа«ев. Оцпсахс« прежде чем ' атъся «а!ейливыми схемами филш- 1;Вспомни!с.

что очепь час! е преебрлпие часто!ы в пш!ряжевис иппльз«- кш Ъв пе 1ребустся выхс л си иагряЙвжс мы кесьемся «упж 3вепне ШПЛП1;Х ПЬЪГОУ 31!к В СЕЧЕ!3Ц!ИП . ЦВЪО-пм!О л! Веп модъл53цисв тно-имвъльсиая модъляпия. В.!!ем . Обе ис!и льбе3ся цифревеи лхе,!ней ,ъ!!Вля орООми)ъОВ3!Яия пес лслевате.,31 33«' .ЪймпульсгВ 13!икси(ЪОВапиои час1О1ь,' лыюс!ьи! Импульсов.