2.9. Основные параметры и характеристики цап
Зависимость между значениями входного кода i и выходной аналоговой величины Ui называется характеристикой преобразования (ХП) ЦАП. Следовательно, ХП ЦАП отличается от ХП АЦП лишь обратной перестановкой осей абсцисс и ординат. Если Uмин и Uмакс – конечная и начальная точки ХП, а N – число возможных значений кода, то величина ступени квантования определяется отношением Umax Umin / N-1.
Номинальное значение ступени квантования определяет разрешающую способность преобразования. Реальная ХП ЦАП существенно отличается по виду от идеальной. Степень совпадения реальной ХП с идеальной (точность ХП), количественно определяется совокупностью параметров, которые фактически не отличаются от рассмотренных выше параметров, отражающих точность ХП АЦП 15. Оценивая, например, нелинейность в данной точке ХП ЦАП, дифференциальная нелинейность , монотонность ХП, напряжение смещения нуля выходной аналоговой величины, отклонение аналоговой величины от номинального значения в конечной точке ХП.
Из динамических параметров контролируется время установления выходного сигнала – интервал от момента изменения кода на входах ЦАП до момента, когда значение выходной аналоговой величины отличается от установившегося значения на заданную величин (±0,5 МЗР); время задержки распространения – время от момента достижения входным уровнем 0,5 амплитуды до момента достижения выходной аналоговой величины 0,5 установившегося значения; время нарастания – время tф изменения выходной аналоговой величины от 0,1 до 0,9 от установившегося значения Uуст ; скорость нарастания - Uуст / tф ; время переключения – время от изменения входного кода до нарастания выходной аналоговой величины к уровню 0,9 установившегося значения; выбросы выходного сигнала, возникающие при смене значений входного кода, из-за несовпадения во времени моментов переключения отдельных разрядов.
2.10. Основы схемотехники цап
Схемотехника цифроаналоговых преобразователей весьма разнообразна. На рис. 2.18 представлена общая классификация ЦАП по способам преобразования входного кода и схемам формирования выходного сигнала /2/.
Дальнейшую классификацию ИМС цифроаналоговых преобразователей можно провести по ряду специфических признаков, например:
- по роду выходного сигнала: преобразователи с токовым выходом или с выходом по напряжению;
- по типу цифрового интерфейса: с последовательным вводом или с параллельным вводом;
- пo числу ЦАП на кристалле: одноканальные и многоканальные;
- по быстродействию: низкого, среднего и высокого быстродействия;
- по разрядности.
Предположим, что необходимо преобразовать выходные двоичные сигналы с выхода процессора в аналоговый сигнал в диапазоне 0-3В. Для этого необходимо составить таблицу истинности для ЦАП (таблица 2.2):
Таблица 2.2
|
Цифровой вход |
Цифровой выход |
|||
D |
C |
B |
A |
Вольты |
|
Строка 1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Строка 2 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0,2 |
Строка 3 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0,4 |
Строка 4 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0,6 |
Строка 5 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0,8 |
Строка 6 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1,0 |
Строка 7 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1,2 |
Строка 8 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1,4 |
Строка 9 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1,6 |
Строка 10 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1,8 |
Строка 11 |
1 |
0 |
1 |
0 |
2,0 |
Строка 12 |
1 |
0 |
1 |
1 |
2,2 |
Строка 13 |
1 |
1 |
0 |
0 |
2,4 |
Строка 14 |
1 |
1 |
0 |
1 |
2,6 |
Строка 15 |
1 |
1 |
1 |
0 |
2,8 |
Строка 16 |
1 |
1 |
1 |
1 |
3,0 |
Входные сигналы
ЦАП в виде логической 1 и логического 0
представлены в двоичной форме: логическая
1 – соответствует уровню от +3 до +5В;
логический 0
0В.
Как видно из таблицы каждый шаг по таблице «вниз» изменяет выходной уровень на 0,2В.