11.4.2 Принципы построения цап

Существует несколько схем, являющихся базой для построения многих разновидностей ЦАП. Для формирования соответствующих уровней выходного напряжения (или тока) к выходу ЦАП подключается необходимое количество опорных сигналов Е₁, Е₂...Е_n (или токов I₁,I₂...I_n), либо устанавливают соответствующее дискретное значение коэффициента деления К₁, К₂...К_п.

На рисунке 11.14 приведена схема ЦАП с суммированием токов, в которой используются n опорных источников тока I₁, I₂...I_n.. Входной код b₁,b₂...b_n управляет ключами S₁, S₂...S_n , которые подключают источники тока к нагрузке или замыкают их накоротко. При этом если b_i = 0, то соответствующий источник закорочен и в работе схемы не участвует. Если же b_i =1, то соответствующий источник тока подключен к нагрузке. Результирующий ток равен сумме токов опорных источников, для которых b_i =1. Напряжение на выходе будет равно

.

(11.2)

Так, если входной код является двоичным, то результирующий ток равен

,

(11.3)

где n – число двоичных разрядов входного тока;

N – n-разрядное цифровое число.

Рисунок 11.14 – Упрощенная схема ЦАП с суммированием токов

В ЦАП со сложением напряжений (рисунок 11.15.) используется п опорных источников напряжений Е₁, Е₂...Е_n. Входной код управляет ключами S₁, S₂...S_n, которые подключают соответствующие источники опорного напряжения к нагрузке или отключают их. Как и для схемы с cyммированием токов, при b_i = 1 соответствующий источник напряжения включен а при b_i = 0 – выключен. Результирующее напряжение на выходе равно сумме напряжений опорных источников, и для входного двоичного кода определяется как

(11.4)

Рисунок 11.15 – Упрощенная схема ЦАП с суммированием напряжений

В схеме ЦАП с делением опорного напряжения Е₀ имеется один источник опорного напряжения и набор калиброванных сопротивлений R₁, R₂...R_n, с помощью которых напряжение опорного источника делится до значения, соответствующего входному коду. Выходное напряжение для схемы, приведенной на рисунке 11.16, определяется

,

(11.5)

где R_∑ — результирующее сопротивление, устанавливаемое при помощи ключей S₁, S₂...S_n, которые управляются входным кодом.

При выполнении R_н = 0 схема превращается в управляемый источник тока, то есть работает как схема со сложением токов.

Рисунок 11.16 – Упрощенная схема ЦАП с делением напряжения

В настоящее время выпускается много различных микросхем ЦАП, где микросхема представляет собой параллельный ЦАП с суммированием токов на комбинированной матрице, состоящей из взвешенных резисторов и резистивной матрицы. Микросхема изготавливается по биполярной технологии с р-n-p и п-р-п транзисторами, а резисторная матрица – по тонкопленочной технологии на отдельном кристалле, входящем в микросхему. Существуют ЦАП, основанные на принципе перезаряда емкостных делителей напряжения, где используется самокалибровка дроблением емкостей.