25. Цифро-аналоговый преобразователь: схема с матрицей сопротивлений r-2r. Достоинства.
Е
сли
звено матрицы R-2R
нагрузить внешним сопротивлением равным
2R, то отсюда вытекают 2
свойства: 1) Rвх=2R
2) При прикладывании напряжения ко входу
на выходе будем иметь строго ½.
Данные свойства позволяют последовательно включать сколь угодно большое число звеньев матрицы, при этом в каждом узле соединения звеньев будем иметь напряжения, взвешенные по двоичному закону, при условии, что последнее звено матрицы нагружено на сопротивление 2R.
Достоинства: 1) Легко получить требуемое количество разрядов, которое ограничивается 2-мя факторами: а) Величиной сопротивления ключа в открытом состоянии б) Величиной напряжения смещения нуля операционного усилителя. Произведение II самого младшего разряда не должно быть меньше напряжения смещения нуля.
2) В любом положении переключателя Si разность потенциалов между любыми 2-мя из его3-х выводов всегда равна «0», т.к. «подвижный» контакт либо соединен с общим проводом, либосоединен с точкой суммирования токов («виртуальной землей»). По этой причине перезаряда паразитной емкости переключателя не происходит, а соответственно быстродействие такого ЦАП высокая.
Данный ЦАП является преобразователем умножающего типа. Выходное напряжение пропорционально произведению опорного напряжения и цифрового кода. При этом легко получить делящий ЦАП, выходное напряжение которого будет пропорционально делению опорного напряжения на цифровой код.
26. Аналого-цифровые преобразователи: назначение, ошибки преобразования, способы уменьшения динамических ошибок преобразования. Виды ацп, сравнительная оценка.
АЦП – устройства предназначенные для преобразования аналоговых величин в цифровой код.
Поскольку непрерывная аналоговая величина подлежит дискретизации, то необходимо учесть ошибку дискретизации, которая равна половине (с учетом знака) шага квантования. Если учесть, что шаг дискретизации определяется весом кода младшего значащего разряда (LSB), то ошибка преобразования равна ½ LSB. Существуют и другие ошибки преобразования, разделяющиеся на статические и динамические.
Статические – ошибки нелинейности, т.е. аппроксимирующая линия перестает быть прямой.
Ошибка сдвига – аппроксимирующая линия выходит не из начала координат.
Ошибка шкалы – неправильно выбранный масштаб и вес кода младшего значащего разряда.
Задача разработчиков – сделать так, чтобы все ошибки не превышали принципиальную ошибку АЦП. Минимизировать динамическую ошибку можно используя аналоговые схемы выборки-хранения. При этом аналоговое напряжение запоминается на элементе памяти – конденсаторе, которое остается неизменным на протяжении всего времени преобразования.
Периодически, с периодом Т, большим чем время аналого-цифрового преобразования ключ S размыкается на время гораздо меньшее, чем требуемое для удовлетворения минимизации динамической ошибки. За счет малого внутреннего сопротивления ОУ, ключа конденсатор С мгновенно перезаряжается до величины входного сигнала. При размыкании ключа S заряд конденсатора некоторое время остается постоянным. Соответственно, напряжение на нем и напряжение на выходе не изменяется, что и позволяет произвести аналого-цифровое преобразование с динамической ошибкой, сведенной к минимуму.