60. Цифро-аналоговые преобразователи со взвешенной резистивной матрицей и с матрицей r-2r.
ЦАП
с взвешенной резистивной матрицей
(рисунок 23.3) содержит ряд резисторов,
причем сопротивление последующего в
два раза больше предыдущего; источник
эталонного напряжения
,
отличающийся высокой стабильностью;
ряд переключателей S,
которые управляются кодом, подаваемым
на вход ЦАП.
Рисунок 23.3 - Схема ЦАП с взвешенной резистивной матрицей
Сумма токов, втекающих в суммирующую точку «а», преобразуется в выходное напряжение
.
(23.7)
Токи можно определить как
,
,
,
, (23.8)
а напряжение на выходе как
=
,
(23.9)
где
-
разряд кода может принимать значение
«0» или «1».
Схема построена так, что ток от источника эталонного напряжения остается постоянным при любой комбинации положение ключей. Токи через резисторы протекают постоянно. При верхнем положении ключа ( =0) ток протекает на землю, а при нижнем положении ключа ( =1) ток втекает в точку «а», которая имеет потенциал земли. Постоянство тока позволяет исключить влияние выходного сопротивления источника опорного напряжения.
Основной
недостаток рассмотренной структуры
трудность реализации точных резисторов
в широком диапазоне значений сопротивлений.
Сопротивление резисторов в младшем
разряде в
больше, чем в старшем. Это положение
создает трудности при изготовлении
резистивных матриц по интегральной
технологии. Этот недостаток устранен
в ЦАП с использованием резистивной
матрицы R-2R.
ЦАП с резистивной матрицей R-2R
ЦАП
(рисунок 23.4) состоит из резистивной
матрицы R-2R,
ключей
,
управляемых цифровыми сигналами
,
и операционного усилителя ОУ.
Рисунок 23.4 - Схема ЦАП с резистивной матрицей R-2R
В
этой схеме задание весовых коэффициентов
преобразователя осуществляется путем
последовательного деления токов.
Основной элемент матрицы представляет
собой делитель тока с постоянной входной
проводимостью. Действительно, проводимость
цепи правее точки «е»
равна
,
и ток
в
этой точке делится пополам. Проводимость
цепи правее точки «d»
равна
,
и ток
также делится на два равных тока. Таким
образом, можно записать
,
,
,
,
(23.10)
а напряжение на выходе
.
(23.11)
Данная структура построена так, что при любом положении ключей они соединяют нижние выводы резисторов с землей или с суммирующей точкой, потенциал которой равен потенциалу земли. Это положение гарантирует постоянство тока потребления от источника эталонного напряжения. Главным достоинством этой структуры является наличие только двух номиналов резисторов, что позволяет эффективнее использовать интегральную технологию.
По совокупности параметров ЦАП принято делить на три группы: общего применения, прецизионные и быстродействующие. Быстродействующие ЦАП имеют время установления меньше 100 нс.
К прецизионным относятся ЦАП с погрешностью от нелинейности менее 0.1%..