1.2. Цифроаналоговое преобразование

Суть цифроаналогового преобразование состоит в том, что устройство (ЦАП) преобразует цифровой код (который представляет собой ту или иную величину и выражается непосредственно в двоичном или в двоично-десятичном кодах) в напряжение или ток, значения которых пропорциональны цифровому сигналу. На рис.2,а показан символ, обозначающий обычный четырехбитовый ЦАП. Внутреннее устройство того преобразователя, рассмотрим позже, а пока рассмотрим различные случаяи соотношений входного и выходного сигналов.

V_оп = 15В

Цифроаналоговый

Преобразователь

(ЦАП)

D

C V_вых

Аналоговый

B выход

A

а)

D	C	B	A	Vвых
0	0	0	0	0вольт
0	0	0	1	1
0	0	1	0	2
0	0	1	1	3
0	1	0	0	4
0	1	0	1	5
0	1	1	0	6
0	1	1	1	7
1	0	0	0	8
1	0	0	1	9
1	0	1	0	10
1	0	1	1	11
1	1	0	0	12
1	1	0	1	13
1	1	1	0	14
1	1	1	1	15 вольт

б)

Рис 2. Четырехбитовый ЦАП и значения напряжения выходного сигнала

Следует обратить внимание на вход опорного напряжения V_оп. Этот вход исполь­зуется для того, чтобы задать величину полномасштабного или максимального зна­чения напряжения, которое может быть сформировано на выходе ЦАП. Цифровые сигналы D,B,C, и A обычно поступают на преобразователь с выходов регистра или другой цифровой системы. Эти четыре бита могут представлять 2⁴ = 16 различных двоичных чисел, как показано на рис.2б. Каждому представленному таким об­разом числу на выходе ЦАП соответствует свое уникальное значение напряжения. Фактически аналоговый выходной сигнал V _вых может быть равен стольким вольтам, сколько бит поступило на вход преобразователя. Однако этот сигнал может и вдвое превышать двоичное число на входе или еще как-то соотноситься с ним; все зависит от выбранного масштаба. Та же идея справедлива и в случае, если ЦАП формирует сигнал в виде уровней тока, а не напряжения.

В общем случае,

аналоговый сигнал = К цифровой сигнал,

где К — коэффициент пропорциональности, постоянная величина для заданного ЦАП, подключенного к фиксированному источнику опорного напряжения.

Инфор­мация аналогового выходного сигнала может быть представлена, как уже известно, или током, или напряжением. Если это напряжение, то коэффициент К будет иметь размерность вольт, а в случае с током — измеряться в амперах. Для ЦАП, показан­ного на рис.2. К = 1 В, следовательно,

V_вых = (1 В) цифровой сигнал.

Можно использовать это значение коэффициента, чтобы подсчитать значение для любых значений цифрового сигнала. Например, если на вход поступила кодовая комбинация 1100₂ = 12₁₀ то

V_вых = (1 В) 12 = 12 В.