4.1.4 Цап с косвенным преобразованием.

Рассмотренные ЦАП с прямым преобразованием кода в выходное напряжение имеют достаточно сложную структуру, но обладают высокими метрологическими характеристиками и быстродействием. Если быстродействие не играет большой роли, то возможно применение более простых по конструктивному исполнению цифроаналоговых преобразователей с промежуточным преобразованием кода.

Один из вариантов такого устройства относится к классу ЦАП с числоимпульсным преобразованием (рис. 4.50.). Преобразователь кода в число импульсов (ПКЧИ) формирует их пачки с длительностью каждого, количество которыхна заданном временном интервалепропорционально поступающему коду. Ключ (КЛ) во время действия импульса подсоединяет ко входу интегратора напряжение. Интегратор служит для определения постоянной составляющей поступающего на его вход сигнала, которая для одного импульса в пачке (рис. 4.51) описывается соотношением. Если количество импульсов за интервал Т равно, то выходное напряжение интегратора, окажется пропорциональным поступающему коду. Таким образом рассматриваемое устройство будет выполнять функцию цифроаналогового преобразователя с ценой ЕМРи эквивалентной разрядностью. Особенностью данного варианта ЦАП является отсутствие делителей токов и напряжений и высокая линейность преобразования, так как при увеличении количества импульсов в пачке вклад в выходное напряжение от каждого из них будет одинаков.

Внутренняя структура варианта трехразрядного преобразователя кода в число импульсов и временные диаграммы его работы приведены на рис. 4.52. Если управляющим сигналам поставить в соответствие значения разрядов двоичного кода, то количество импульсов на выходе за интервал времениокажется равным, а длительность каждого.

При использовании такого устройства в цифроаналоговом преобразователе . Как следует из приведенного соотношения, выходное напряжение не зависит от частоты тактирующего сигнала, а определяется лишь значением кода и величиной напряжения.

Промышленностью выпускаются функционально законченные устройства, выполняющего преобразование кода в число импульсов, в частности микросхема К155ИЕ8. При подаче на ее управляющие входы кода, количество импульсов на временном интервале равном 64 периодам входного сигнала будет равно. Длительность каждого из них. Она равна половине периода тактирующего сигнала, который представляет собой регулярную последовательность импульсов с частотой следования.

Однако ЦАП такой структуры обладает рядом специфических особенностей, затрудняющих его использование в быстродействующих устройствах. Одна из них состоит в том, что выходное напряжение станет равным требуемому значению не в момент смены кода как в ЦАП с непосредственным преобразованием, а лишь к окончанию интервала Т. Эта ситуация отображена на рисунке 4.53 для .

Данное обстоятельство связано с тем, что формирование выходного напряжения происходит путем интегрирования, причем каждый из импульсов вносит дополнительный вклад в уровень входного сигнала. То есть в течение этапа преобразования выходное напряжение будет ступенчато возрастать до требуемого значения. Этот процесс периодически повторяется. Чтобы для заданного кода получить неизменный (без пульсаций) уровень выходного сигнала, к концу каждого этапа преобразования его потребуется запоминать, либо проводить процедуру фильтрации.

Из принципа работы ЦАП с числоимпульсным преобразованием следует, что время установления у него будет равно , где- максимальное значение кода, соответствующее эквивалентной разрядности. Дляи- 10 МГц, оно составит примерно 100 мкС.

Как уже отмечалось, такие устройства находят применение в тех областях, где не требуется высокая скорость преобразования, в частности в системах дистанционного регулирования параметров звуковых и видеосигналов бытовой аппаратуры.

Еще один вариант ЦАП с косвенным преобразованием на первом этапе формирует прямоугольный импульс амплитудой Е, длительность которого пропорциональна входному коду. Далее это импульс интегрируется, в итоге напряжение на выходе преобразователяоказывается пропорциональным коду.