Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций (1998) (1166121), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Когда на цифровые входы ЦАП подан ;;.: '-двоичныи п-разрядный цифровой код, то каждый цифровой сигнал Ь, управляет переключателем о, обеспечивая подключение резистора с сопротивлением :!: й,жЯ2' ' к источнику опорного напряжения Ео или к общему проводу. Если прел- :: положить, что внутренние сопротивления источника опорного напряжения и клю.-.„:- чей равны нулю, то ток, протекающий в сопротивлении й„будет равен ( О, при Ь,=О, ~Л2'я' Результирующий ток определяется суммой 1 и!,7жя!,Ь2 =яр(Ь 2 ' "" +Ь„2е) 1 что соответствует формуле (27,2).
Для обеспечения точности и стабильности резисгивных матриц применяегся лазерная подгонка резисторов. Дело в том, что диффузионные резисторы, используемые в ИМС, достаточно технологичны, но отличаются большои погрешностью. В связи с зтим широко применяют тонкопленочные резисторы, обеспечивая го их точность с помошью лазерной подгонки Прахе ическая схема ЦАП с гшраллельлыми делителями напряжения приведсва па рис. 27.б. Каждый делитель состоит из двух сопротивлений К и к;, сумма когорых остается постоянной во всем диапазоне преобразования.
Коэффициент передачи каждого звена делителя определяется по формуле (27 7) Входной кол Рие. 27 о Схехее цяхн о оярммольними делителя.и ияоряжения Ват Рсвздсл б. Авалово-цкф овне к фуккцковваввькьве уст ойства То=7 в =Ео)71).
Тибтсла 27,! Характеристики иитеграпьньвх микросхем ЦАП тнп Чнсно рьнрняон Особсввноссь нсноннсннн Псремкожвношкй с матркцей й--2)с ка КМОП юаочах КР572ПА! 10 Псремкожаюпвкй с матркцсй 72 — 27! и выходным рсгкстром КР572ПА2 12 С суммкровапкем токов вва хомбквшро- 0,02 ваввввой резкстквпо!в матрице к бкпопярпых трякзксторах К594ПА) С суммкровакксм токов ка комбиккро 0,02 папкой матрице н бкполяркых тракзксторных ключах К)!ОХПА! 10 ! 0,4 й а к у С суммкрова каем токов ка взвешсппых К)118ПА1 И 30)0 в 0,10 Бьвстроввействуюпвнй па ЭСЛ структурах К! )оПА4 Такой ЦАП целесообразно применять при управлении унитарным кодом к небольшой разрядности ЦАП.
Серийные микросхемы ЦАП. В настоящее время выпускается сравнитезвьвво много различных микросхем ЦАП. Характеристики некоторых из них приведены в табл. 27.1. В качестве примера рассмотрим устройство микросхемы ЦАП типа К594ПА1. Микросхема представляет собой параллельный ЦАП с суммированием токов на комбинированной матрице, которая состоит из взвешенных резисторов и резистив- ' ,' ной матрицы 71 — 211. Микросхема изготовлена по биполярной технологии с р-и-р к и-Р-и транзисторами. Фуыкциоввалььвая схема ЦАП приведена на рис. 27.7. Она включает преобразователь опорного напряжения Е„в ток То на операционном усилителе ОУ и травгзисторе Т1; токовые ключи на биполярных транзисторах; схему управления токовыми ключами; генераторы разрядных токов на транзисторах 72...
Т13 и прецизионную резисторпую матрицу . Резисгорцая матрица выполнена по тонкоплено шой технологии на отдель- . -': ном кристалле, вход)идем в микросхему. В матрице использованы двоичковзвешенкые резисворы в старших разрядах с первого по восьмой и резисторная матрица типа Тс — 211 в младших разрядах с девя.гого по двенадцатый. При изготовлении кристалла используется лазерная подгонка резисторов матрицы на -:.:,' зтапе функциональной настройки ЦАП. Преобразователь опорного напряжения в ток содержит операционный усилитель ОУ, выходной транзистор Т1 и образцовый резистор И. Опорный ток Хс равен току коллектора транзистора Т1, т.е.
Лекция 27. Цифре-аналоговые и еоб азователи 1 М й $ 1 е Г М о х О и е. о е. Раздев о Аналого-ци овне и ~кционвльные ст ойства Так как напряжения на базах транзисторов генераторов разрядных токов '-' равны напряжениво на базе транзистора Т1 (все базы транзисторов соединены), то -':,' токи в пнх обратно пропорциональны сопротивлениям эмиэтерных нагрузок л,:: 277, 4К, 871 и т. д.
Токовые переключатели, генераторы разрядных токов, схемы управления раз- ) "1 мешены в трех четырехразрядных ЦАП. На рис 27.7 показан только один из этих '. ЦАП. Первые два ЦАП работают со взвешенными резисторами. а третий ЦАП ': работает с матрицей типа 71- -2й. Разрядные токи матриц зависят только от точ- ',,; носги номиналов резисторов матриц. В коммутирующих ячейках ЦАП используются токовые переключатели ьа '; мпогоэмнтгерпых транзисторах.
Таковыс переключатели первого и второго ЦАП:: рассчитаны на токи 1; 0,5; 0,25; 0„125мА, а третий ЦАП имеет токи в два раза меньше. Первый четырехразрядный ЦАП формирует выходные токи старших ран ':! рядов (с первого по четвертый). Он определяет основную погрешность ЦАП. Шв|,"., квантования первого ЦАП соответствует токовому диапазону второго, а квант',": второго ЦАП соответствует токовому диапазону третьего ЦАП. В микросхеме имеются прецизионные резисторы с номинальным значением 5 кОм (Я„в, н 71,,в), Эти резисторы предназначены для включения в цепь отрнпа- ',!, тельной обратной связи внешнего суммирующего усилителя токов. На рнс. 27.7:! этот усилитель представлен операционным усилителем ОУ! . Предусмотрены трн . "' варианта включения этих резисторов; один резистор 71.,.0 два резистора последовательно; два резистора параллельно.
При одном резисторе выходное .': напряжение ОУ изменяется до 10В, при двух -- до 20В, а при параллельном::: соединении — до 5 В. В последнее время появились ЦАП на принципе перезаряда емкое гных делителей напряжения. Особенностью этих ЦАП является отсутствие лазерной подгонкн номиналов элементов, так как точность изготовления полупроводниковых емкосгей может быть достаточно высокой. Эти ЦАП позволяют испол ьзова гь самокалибровку путем дробления одной из емкостей делителя на ряд параллельно включенных емкостей. Известны ЦАП па этом принципе с числом двоичных разрядов, равном шестнадцати, что обеспечивает разрешающую способность около 1Ф. Лекция 28. Устройства выборки и хранения аналоговых сигналов Назначение в энпы устройств выборки и хранения аналоговых сигналов. Как отме дшось в Лекции 26, прн обработке аналоговых сипилов с частотой, сонзмсримои или большей, чем скорость работы АЦП, из аналогового сигнала приходится делать выборки (пли отсчеты).
Для этого некоторое значение снпшла в выбранное время запоминается на интервал, пеобходимыи ~шя того, чтобы пров Г извести преобразование его в двоичный код с помощью АЦП. ф 300 тскция 28. Уст ойство выбо ки и х ансиия аналоговых сигналов Эту функцию выполняют устройства выборки и храпения (УВХ), которые ,:,::являются аналоговыми запоминающими устройствами и в зарубежной литературе '-;. (кето называются Башр)е-Но1Й АтрИ)ег (КНА). В большинстве случаев для этого .,:, яглользуют различные сочетания накопительпог о конденсатора и анало1 овых ,':,$яючей с согласующими усилителями. Такие устройства можно создавать на базе :";::Стуществующих микросхем широкого применения — мультиплексоров, оперипион-'-',1шх усилителей и др.
Однако поскольку к характеристикам УВХ црсдьявляются ':;:~достаточно высокие требования, то в последнее время был налажен выпуск цели-:::.,хвм интегральных микросхем специализированного назначения. Храпение данных можно было бы реализовать и в цифровой форме, однако :!.:бцстродействие и сложность соответствующих устройств пе позволили найти им .'.:широкое применение. В аналоговых устройствах выборки и хранения фактически ;.':производится операция дискретизации непрерывного сигнала с тем, чтобы в даль-'";',яейшем при помощи АЦП произвести его квантование и кодирование. В цифро';,:'ййх устройствах выборки и хранения последовательность иная.
Внач; ле выполня- -'~тся квантование ситца 1а, а затем его дискретизация и запоминание. Струк т рные ;,~'~ямы этих двух тинов УВХ приведены на рис. 28.1, На этих схелтах сит над стро,,:-еяровапия управляет процессом дискретизации. а квантование обычно прон. ;;„водится АЦП или линейкой компараторов (типа параллельпо1о АЦП) В оаюву операции выборки и хранения в идеальном случае положено филь,-,трттюгцее свойство импульсной функции б(г-г„) н„(1„1=' 1 н.,(1) б(1- Г,.,) т1Д (28. 1) -.;,';;"Согласно которому определяется мгновенное значение функции в дискретные ,. вемепты времени г.
а) Строб Выход во.ы Строс Ь, Ь,".»:," Ь„ Рис. ЗК 1 Устройство выборки ~ трвиысив виддо*овос Ы) и иивров~с 16~ Раздел 6 Аналого-ци овые и ункииоывльиые уст ойствв В действительности стробнрованис осуществляется при помощи стробирую-": щих сигналов 8(г — г„), нме1ощих конечную длительность и сложную форму, поэто-,:,, му определяется некоторая функция от входного сигнала в пределах существовв-..', ния сгробирующего импульса и„,(г„)= ) Г(и„„ЯБ(( — г,)) где Р- — символ функционального преобразования во время действия стробируьоз.", щего импульса 8(г — („), В связи с ним ре шьное сгробировадие можно классифицировать или по вилу,—: стробируюрде~о импульса, ити по виду функционального преобразования Е По вьцу,-: стробирующих импульсов различают: прерывание входного сигнала гюследователььюстью прямоугольных импульсов с фиксированной дштельыосгью (,,р (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
