5.1.3. Интегральные микросхемы ацп

В настоящее время серийно выпускаются интегральные микросхемы АЦП, основанные на различных принципах преобразования. Они предназначены для работы в устройствах сопряжения датчиков аналоговых сигналов с ЭВМ и микропроцессорами, в различных измерительных устройствах, в мультиметрах, в медицинской и бытовой аппаратуре, например, в цифровых термометрах, в телевизорах, стиральных машинах и др. Применение ЦАП и АЦП постоянно расширяется по мере перехода от аналоговых к цифровым устройствам.

Ведущие производители микросхем поставляют на рынок многие десятки моделей как микросхем соответствующей разрядности, так и микроконтроллеров с АЦП и/или ЦАП на кристалле.

В качестве примера дадим краткую характеристику нескольких отечественных микросхем, изготовляемых по различным технологиям.

АЦП 1107 ПВ4 – это микросхема быстродействующего 8-раз-рядного АЦП параллельного типа. Микросхема обеспечивает максимальную скорость преобразования больше 30 МГц (время преобразования 0,03 мкс). Потребляемая мощность составляет 3 Вт.

АЦП К572 ПВ1. БИС 12-разрядного микромощного АЦП является многофункциональным универсальным узлом аналогового ввода-вывода МП-систем низкого и среднего быстродействия. Совместно с внешними: ОУ, источником опорного напряжения и генератором тактовых импульсов выполняет функцию АЦП последовательных приближений с выводом параллельного двоичного кода через каскады с тремя состояниями, а также умножающего ЦАП с параллельным и последовательным вводом информации.

АЦП К572 ПВ2. Микросхема представляет собой АЦП, работающий по принципу двойного интегрирования с автоматической коррекцией нуля и определением полярности входного сигнала. Она предназначена для использования в измерительной аппаратуре различного назначения. Цифровая информация на выходе микросхемы представляется в специальном виде, предназначенном для непосредственного управления 3,5-декадным цифровым табло с 7-сег-ментными индикаторами.

АЦП К572 ПВ5 – по функциональному назначению, схемотехническому и технологическому исполнению является аналогом БИС К572 ПВ2 и специально ориентирована на применение с жидко-кристаллическими индикаторами.

5.2. Цифро-аналоговые преобразователи (цап)

5.2.1. Основные характеристики и параметры цап

Основными характеристиками ЦАП являются: количество разрядов, быстродействие, точность преобразования, потребляемая мощность. Кроме того, схемы ЦАП можно классифицировать по принципу действия, виду входного сигнала, полярности выходного сигнала, элементной базе и др. По полярности выходного напряжения ЦАП принято делить на однополярные и двухполярные. Управляющий код, подаваемый на вход ЦАП, может быть различным: двоичным, двоично-десятичным, Грея, унитарным и др.

Все параметры ЦАП можно разделить на две группы: статические и динамические.

К статическим параметрам ЦАП относят: разрешающую способность, погрешность преобразования, диапазон значений выходного сигнала, смещение нулевого уровня и характеристики управляющего кода.

К динамическим параметрам ЦАП относят: время установления цифрового сигнала, предельную частоту преобразования и динамическую погрешность.

Разрешающая способность ЦАП определяется как величина, обратная максимальному количеству градаций выходного сигнала. Иногда разрешающую способность оценивают выходным напряжением при изменении входного кода на единицу младшего разряда, то есть шагом квантования U_∆. Очевидно, что чем больше разрядность ЦАП, тем выше его разрешающая способность.

Погрешность преобразования ЦАП, как и погрешность АЦП, принято делить на статическую и динамическую.

Статической погрешностью называют максимальное отклонение выходного напряжения от идеальной прямой зависимости выходного напряжения от входного кода во всем диапазоне преобразования.

Динамическая погрешность ЦАП определяется отличием выходной величины (тока или напряжения) от линейности для двух смежных значений входного кода.

Напряжение смещения нуля определяется выходным напряжением при входном коде, соответствующем нулевому значению.

Время установления t_уст. – это интервал времени от подачи входного кода до вхождения выходного сигнала в заданные пределы, определяемые погрешностью.

Максимальная частота преобразования – наибольшая частота дискретизации, при которой все параметры ЦАП соответствуют заданным значениям.

По совокупности параметров ЦАП принято делить на три группы: общего применения, прецизионные и быстродействующие. Быстродействующие ЦАП имеют время установления меньше 100 нс. К прецизионным относят ЦАП, имеющие погрешность нелинейности менее 0,1%.