6.4.1 Взвешенная схема, управляющая напряжением.

Взвешенная схема управляющая, напряжением приведена на рис. 6.10 и состоит из аналоговых ключей S₁-S_n, источника эталонного напряжения Е_опи высокоточных резисторов.

Рис. 6.10. Взвешенная схема управляющего напряжением

Работа схемы основана на ом, что когда к-ый разряд равен 1, то ключS_кподключается к Е_оп, а еслик-ый разряд равен 0, то ключS_кподключается к общей шине и данный разряд не участвует в формировании выходного напряжения. ВеличинаGвыбирается так, чтобы вклад каждого последующего разряда в формировании выходного напряжения уменьшался вдвое.

Когда к-разряд равен 1, его вклад формирование выходного напряжения рассчитывается по формуле:

,

где G_к— проводимостьк-ой ветви;

G_а— параллельное включение всех проводимостей, которые подключены к общей шине;

G_S— суммирующая проводимость (выходная проводимость ЦАП).

Параллельное соединение всех проводимостей, кроме G_Sопределяется выражением:

.

Применяя принцип суперпозиции, т.к. система является линейной, получаем после преобразований U_выхпри любом коде:

,

где А_к=1, еслик-ый разряд =1;

А_к=0, еслик-ый разряд =0

Выходная проводимость всей системы постоянна и определяется выражением:

;

Тогда значение полного выходного напряжения ЦАП составит:

Данная декодирующая схема имеет преимущество, заключающееся в том, что она содержит минимальное число прецизионных резисторов по сравнению с другими декодирующими схемами, однако проигрывает тем, диапазон номиналов прецизионных резисторов велик. Это оказывает ограничение на способ изготовления резисторов. Диапазон номиналов прецизионных резисторов составляет 2ⁿ-1.

6.4.2 Цепная схема, управляющая напряжением (ячейка типа R-2R).

Цепная схема, управляющая напряжением приведена на рис. 6.11. Такая схема имеет только два значения номиналов прецизионных резисторовRи 2R.

Рис. 6.11. Цепная схема, управляющая напряжением

Схема является линейной, поэтому аналогично рассмотренной взвешенной схемы получим U_выхпри любом коде:

,

где А_к=1, еслик-ый разряд =1;

А_к=0, еслик-ый разряд =0

Выходная проводимость и сопротивление ЦАП постоянны и определяются выражениями:

Общая конфигурация ЦАП с декодирующей схемой приведена на рис.6.12.

Рис. 6.12. Общая конфигурация ЦАП с декодирующей схемой

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП) выпускаются в интегральном исполнении. На рис. 6.13. приведен ЦАП серии 572 в интегральном исполнении (К572ПА2), а на рис. 6.14 — АЦП в интегральном исполнении (К572ПВ3).

Рис. 6.13. ЦАП в интегральном исполнении

Рис. 6.14. АЦП в интегральном исполнении

6.5 Устройство выборки хранения.

При работе АЦП с аналоговыми входными сигналами желательно обеспечить постоянный уровень измеряемого напряжения в точках квантования по времени. Назначение УВХ снять отчет входного сигнала в нужный момент времени, зафиксировать и хранить сигнала на время преобразования АЦП. На рис. 6.15 и 6.16. приведены временные диаграммы работы и схема устройства выборки хранения (УВХ).

Рис. 6.15.

Рис. 6.16. Схема устройства выборки хранения

Значение параметров схемы УВХ:

R2 = десятки МОм, С=100…1000 пФ,R1 — внутренне сопротивление источника э.д.с., которое должно быть много меньшеR_вхусилителя.

Режим выборки: ключ замкнут, U_вхпоступает на вход ОУПТ и на емкости С запоминается входной сигнал.

В момент времени t₁ключ размыкается, и сигналU_вхне поступает на вход ОУ. На выходе схемы значение сигналаU_вхперед размыканием ключа. Обеспечив большую постоянную времени разряда конденсатора С () получимU_вых=U_С=U_вх=constна время преобразования АЦП. В момент времениt₂()ключ замыкается и вновь следует процесс выборок.

7. ГЕНЕРАТОРЫ ЛИНЕЙНО-ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ НАПРЯЖЕНИЯ (ГЛИН).