Малюнок 27.4. Зменшення розрядності цап.

Основне вживання мікросхем ЦАП полягає в отриманні аналогового сигналу з послідовності цифрових кодів (малюнок 27.5). Як правило, коди подаються на входи ЦАП через паралельний регістр, що дозволяє забезпечити одночасність зміни всіх розрядів вхідного коду ЦАП. При неодночасній зміні розрядів вхідного коду на виході ЦАП з'являються великі короткі імпульси напруги, рівні яких не відповідають жодному з кодів.

Малюнок 27.5. Перетворення послідовності кодів у вихідну напругу.

Проте навіть при одночасній зміні всіх розрядів вхідного коду ЦАП рівень напруги, відповідний поданому коду, встановлюється не відразу, а за час встановлення ЦАП tyст, що пов'язане з неідеальністю внутрішніх елементів ЦАП. Вихідний струм ЦАП, як правило, встановлюється значно швидше за вихідну напругу, оскільки він не залежить від інерційності операційного підсилювача. Зрозуміло, що умова правильної роботи ЦАП полягає в тому, щоб тривалість збереження вхідного коду була більше, ніж час встановлення ЦАП tyст, інакше вихідний сигнал не встигне прийняти значення, відповідне вхідному коду. Якщо подавати коди на вхід ЦАП рідко, то приведена на малюнку 27.5 схема може використовуватися, наприклад, в керованому джерелі живлення, вихідна напруга якого задається вхідним кодом. Правда, при цьому необхідно ще забезпечити великий вихідний струм джерела живлення, застосувавши зовнішній підсилювач струму. Якщо ж подавати коди на вхід ЦАП з високою частотою, то можна одержати генератор (він же синтезатор) аналогових сигналів довільної форми. В цьому випадку коди, що поступають на ЦАП, називають кодами вибірок (тобто миттєвих значень) аналогового сигналу, що генерується. В найпростішому випадку як джерело вхідних кодів ЦАП можна використовувати звичайний двійковий лічильник (малюнок 27.6). Вихідна напруга ЦАП зростатиме при цьому на величину 2-пUref з кожним тактовим імпульсом, формуючи пилкоподібні вихідні сигнали амплітудою Uref Тривалість кожної сходинки рівна періоду тактового генератора Т, а період всього вихідного сигналу рівний 2пТ. Кількість сходинок в періоді вихідного сигналу рівна 2п. Якщо в даній схемі використовувати синхронні лічильники з синхронним перенесенням, то вхідний регістр ЦАП не потрібен, оскільки всі розряди лічильника перемикаються одночасно. Якщо ж використовуються асинхронні лічильники або синхронні лічильники з асинхронним перенесенням, то вхідний регістр ЦАП необхідний.

Малюнок 27.6. Генератор пилкоподібного аналогового сигналу

Якщо ж треба формувати аналогові сигнали довільної форми (синусоїдальні, шумові, трикутні, імпульсні і т.д.), то як джерело кодів, що поступають на ЦАП, необхідно використовувати пам'ять, що працює в режимі читання (малюнок 27.7).

Малюнок 27.7. Генерація сигналів довільної форми.

Якщо пам'ять постійна, то набір форм сигналів, що генеруються, задається раз і назавжди. Якщо ж пам'ять оперативна, то будується однонаправлений інформаційний буфер з періодичним режимом роботи, що дозволить записувати в пам'ять коди для генерації самих різних сигналів. В обох випадках вхідний регістр ЦАП необхідний, інформація в нього записується стробом читання з пам'яті. Як і у попередньому випадку, вихідний сигнал ЦАП складатиметься з сходинок, висота яких кратна 2-пUref .  Амплітуда вихідного сигналу не перевищує Uref Якщо адреси пам'яті перебираються лічильником, то період вихідного аналогового сигналу рівний 2mT, де Т - період тактового сигналу читання з пам'яті -Чт., a m - кількість адресних розрядів пам'яті. Якщо треба обчислити коди вибірок для генерації якогось періодичного сигналу, то необхідно його період розділити на 2m частин і обчислити відповідні 2m значень цього сигналу Uі. Потім треба перерахувати значення сигналу в коди по формулі:

Nі = 2nUі/A,

де А - амплітуда сигналу,

і взяти найближче ціле значення коду. Нульове значення сигналу дасть при цьому нульовий код 000...000, максимальне значення сигналу (рівне амплітуді А) дасть максимальний код 111...111. В результаті подачі цих кодів на ЦАП з періодом Т генеруватиметься аналоговий сигнал необхідної форми з амплітудою, рівною Uref, і з періодом Твих = 2mТ. Приклад такого обчислення проілюстрований малюнком 27.8.

Малюнок 27.8. Обчислення кодів вибірок періодичного сигналу.

Перетворення цифрових кодів в аналоговий сигнал - це не єдине вживання мікросхем ЦАП. Вони можуть також використовуватися для керованої обробки аналогових сигналів, наприклад для посилення і ослаблення аналогових сигналів в задане число раз. Для цього краще всього підходять помножуючі ЦАП, які допускають зміну рівня опорної напруги в широких межах, у тому числі і із зміною його знака. Таких мікросхем ЦАП випускається зараз достатньо багато з різною швидкодією і з різною кількістю розрядів вхідного коду. Сама найпростіша схема - це цифровий аттенюатор (ослаблювач) аналогового сигналу (малюнок 27.9), часто вживаний для регулювання амплітуди вихідного сигналу генератора на основі ЦАП.