Чижма С.Н. - Основы схемотехники 2008 (1055377), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Результатом цифро-аналогового преобразования будет ступенчатая функцияя, Эта функция, хоть и непрерывна во времени, но остается дискретной по уровню, что является результатом квантования. Сам процесс цифро-аналогового преобразования не вносит собственных принципиальных погрешностей, а лишь повторяет погрешности, полученные в АЦП.
Возникающие в ЦАП погрешности носят чисто инструментальный характер. Следует отметить, что погрешности, связанные с самим алгоритмом работы, возникают только на этапе аналого-цифрового преобразования и для их уменьшения необходимо уменьшать период дискретизации и шаг квантования. Наиболее важным моментом, характеризующим и ЦАП, и АЦП является тот факт, что их входы или выходы являются цифровыми, поэтому сигнал подвергается квантованию. Обычно Х-разрядное слово представляется одним из 2Х возможных состояний, и озгому у !цр зарядного АЦП (с фиксированным источником опорного напряжения) может быть только 2 значений аналогового выхода, и он может в выдавать 2 различных комбинаций, соответствующих значениям аналогового входа. Разрешающая способность преобразователей может быть выражена несколькими различными способами; весом младшего разряда, долей от полной шкалы размером в один миллион (ррш РБ), милливольтами (мВ) и т.д.
Различные устройства (даже от одного производителя) специфицируются по разному, так что для успешного сравнения устройств пользователи АЦП и ЦАП должны уметь преобразовывать характеристики из различных спецификаций. Величина младшего разряда для приборов с различной разрешаюгцей способностью, приведена в табл.19.1. 238 Схемотехника цифре-аналоговых преобразователей весьма разнооб",„'взнв, Практически все используемые ЦАП выполнены в микроэлектронном ...",пплнЕнии, которое отличается согласованностью динамических и темпера|4 ~ ...
~ырйгдх параметров элементов, дешевизнои, малыми размерами и низкои по- ~8!вбляеьчой мошностью. Их в обшем случае можно разделить на преобразо ": ~теди с прямым и промежуточным преобразованием Таблица!9.1. Дискретность ЦАП ' ':способность Напряжение 2н 10В полной ррш ГЯ % ЕЯ г!В ЕБ шкалы (ГЯ) 4 25 В 250 2-бнт 16 625 мВ 62,э 64 156 мВ 15,6 256 39 1 мВ 3,906 0 39 -48 9,77 мВ 977 0,098 -60 1024 2,44 мВ 244 610 мкВ 61 153 мкВ 15 0,024 -72 0,0061 -84 0,0015 -96 4096 163 84 65536 12-би.г 16-бит 262144 38мкВ 4 0,0004 -108 20-бит 1048576 9,54 мкВ 1 0,0001 -120 22«бит 4194304 2,38 мкВ 0,24 0,000024 -132 24-бит 16777216 596 нВ" 0 06 0 000006 -144 239 — ', ~66)и — зто шум Джонсона при ширине полосы 10 кГц, К=2,2 кОм, при 25'С ',.Йеиезапомниты 10-разрядное квантование при значении полной шкалы ГАВ=10 В '," 1)г)пветствует БКВ=!0 мВ, точность 1000 рргл или 0,1%.
Все остальные значения .-"; з!изжнб вычислить умножением на коэффициенты, равные степени числа 2 Преобразователи с прямым преобразованием делятся на последователь , - 'икте, параллельные и последовательно-параллельные. Большинство ЦАП вЂ” парал ;, 'Вгельного типа. В основу их работы положено суммирование токов, соответ",'.чязгутвщих весам разрядов преобразователю В состав простейшего парапель- ", '",",ФМЦАП !рис.18.2) обычно входят регистр, дешифратор, источник опорного '-:гга!!Ряжения(ИОН), резистивные или акгивные делители, аналоговые ключи. В ' ":,1Мдстве делителей чаще всего применяются матрицы К-2К и матрицы взвешенлп;~Фвгрезисторов.
Суммирование токов, образованных подключением соответству- Л; -'Ю1ФФ'источников, производится ОУ. Вместо резистивных делителей в парал, .;- йельйвгх ЦАП могут быть использованы активные делители тока Существуют ЦАП, в которых цифровой код вначале преобразуется в про. -'. межуточную величину, представленную длительностью или частотой следе..,'' ванна импульсов, а затем преобразуется в соответствующий выходной сит ".: нал.
При этом преобразуемый код управляет подключением источника эталонно. '.. го напряжения на вход низкочастотного фильтра. Фильтр выделяет из серии: промежуточных сигналов среднее значение или постоянную составляющуЮ ';,': напряжения, пропорциональную входному коду. Входная код Рис.! 8.2. Структурная схема ЦАП Преобразователи могут быть одно- и многоканальными. Многоканаль- ';.', ная работа обеспечивается либо обьединением в одной БИС нескольких алев-,'.:, ти чных ЦАП, работающих независимо друг от друга, либо использованием на выходе микросхемы аналогового коммутатора. По типу цифрового интерфейса микросхемы ЦАП изготавливают с пос-, . -.
ледовательным нлн с параллельным вводом. Кроме этого, можно выдс-лить',:: ЦАП низкого, среднего и высокого быстродействия. Разрядность интеграль-, " '; ных ЦАП лежит в пределах от 8 до 24. 18.2. ЦАП с суммированием токов ЦАП с суммированием весовых токов. Существует несколько схем, яв-",: ' ляющихся базой для построения многих разновидностей ЦАП соответствую=: . щего класса, для формирования соответствуюгцнх уровней выходного на ", -';, пряжения (или тока) к выходу цАП подключается необходимое количество.,;.: опорных сигналов тока нли напряжения, либо устанавливают соответствую"- щее дискретное значение коэффициента деления.
Большинство схем 1щрал""::,;', дельных АЦП основано на суммировании ~оков, сила каждого из которых".... пропорциональна весу цифрового двоичного разряда, причем должны оум .:; 240 -' "~1:."::::~-„'~~,''ся 'токи '-: „"':! "'8>')>Рд>вляемых ,;-:;:"'::"~гней.кода пр х разрядов, значения которых равны 1,Простейшая инцип, представлена на рис. ! 8.3, а. Ключи, как ОП-транзисторах. дная схема содержит источник опорного напряжеа с сопротивлениями )1, В'2, !о4, К'В н четыре клювходного кода.
Если в соответствующем разряде т логическая 1, соответствующий ключ 5 замкнут, только те щая этот пр лютея на М ырехразря е резистор разрядами исугствуе с :",'~!3 ' (/ввм = -(>оп . (йос у 8) (88> + 45> + 28~ + Яв), (18.2) ",;:-",",,Где'8, 1=0, 1, 2, 3 принимает значение 1, если соответствуюший ключ :":-'а;„:,,.„,;,*,;гч>н (1, если ключ разомкнут "'„:;":;;;:::::.ввгР>1вмсогк>й Разйадности ЦАП токозадаюшне РезистоРы должны быть согла '; ! -',:;т;;;ес высокои точностью, наиболее жесткие требования предьявляются к ре-.!....":,.:,:,.'.="...'-.!Рамо~арпгихразрядов.
Это требование делает факт>>чески нереализуемыми '„:;; т.;",:,".звггиОму принципу цАп с разрядностью выше ! 2. кроме этого, схема имс 24! ) — 1 ' Рно 18 3 упрошенная схема ЦАП с суммированием весовых токов (а), ее реализация на Оу (б) -,;..',6 Схеме все токи формируются с помощью резисторов в соответствии с "';~"щ~рй(Ома, Сопротивления выбраны так, чтобы при замыкании ключа через ; увйггйвх>рв'протекал ток, соответствующий весу разряда. Легко показать, ч.го сум- , !,:~)Р3>1118!Юк >ввгг определяется входным кодом и положением ключей 8 :,' ":,;, .Дла:схема> 18.3, б, получившей название ЦАП с гиа>рацей взвешенных -'; ~иоров или взвешенная схема, выходное напряжение определяется со „'"'в!!>13!1)!гг!иринам обратной связи !(пс и суммарным входным сопротивлением !!в, ;!';1~!$$1)йллемьгм положением ключей 5в...5 Иввм = -Упп Кос 22!в (!8.!) - .'.з.".:.31!ки ключей суммируются на инвертируюшем входе ОУ, причем токи ' кагйЯРЙГЬ>х ключей имеет разный наес» ':~~':,:,,";-'~Й~ Хв Япп/31-оцп.Я> Яосl(Я!2)-Бог~ 5~ 11ппйуй4) -ИОН Яг !!и;:Щф, ег еше недостатки: при различных кодах ток, потребляемый ог ИОН, различный; что может повлиять на величину напряжения ИОН; в схеме к разомкнутым юз, чам прикладывается значительное напряжение„что усложняет их построение, ЦАП на резисдшвной.иатрние Я-2Я.
Указанные недостатки отсутству,',- ют в схеме на матрице Я-2Я, представленной на рис.18.4, а. Здесь использу. -.,„=Г ются так называемые перекидные ключи, соединяющие нижние выво.,гл со,',::;:.''р противлений 2Я к общему проводу в любом положении. В схеме весовые коэффициенты преобразователя задаются с помощщ,' ', последовательного деления опорного напряжения с помощью резнсзивной::,:;,1 матрицы постоянного импеданса (так называемой матрице Я-2Я). Каждый последующий каскад делит входное напряжение на два.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
