78 .Цап. Общие сведения. Классификация.

Назначение ЦАП:

Преобразование между аналоговыми и цифровыми величинами - основная операция в вычислительных и управляющих системах , поскольку физические параметры , такие , как температура , перемещение , напряженность магнитного поля , скорость , звук и т. д. , являются аналоговыми , а большинство практических методов обработки , вычисления и визуального представления информации - цифровыми .

Преобразование цифровых величин в пропорциональные аналоговые величины необходимо для того , чтобы результаты цифровых вычислений могли быть использованы и без труда поняты в аналоговой системе .

Кроме того, если все АЦП разделить на медленно- и быстродействующие, то в первой группе будут преобладать АЦП интегрирующего типа , а во второй - АЦП содержащие ЦАП . Последние осуществляют обратное преобразование цифровых сигналов в аналоговые и в составе АЦП служат для формирования аналогового сигнала с которым сравнивается преобразуемый сигнал.

Принцип работы ЦАП :

Существует несколько схем, каждая из которых служит базой для построения многих разновидностей ЦАП соответствующего класса (Рис. 53) .Для формирования требуемых уровней аналоговых величин, управляемые цифровыми сигналами _j , либо подключают к выходу ЦАП необходимое количество источников опорных сигналов b (Рис. 53, а, в) , либо устанавливают соответствующее значение коэффициента деления (Рис. 53, б). Цепь из двух управляемых резисторов в последнем случае представляет собой одну из резистивных схем. Более сложные разновидности таких схем позволяют обойтись одним источником опорного сигнала в ЦАП, выполненных по схемам по Рис. 53, а, в.

Рис. 53 Схемы ЦАП с суммированием токов (а), с делением (б) и с суммированием (в) напряжений

Схемы ЦАП можно классифицировать по различным признакам:

по принципу действия или способу формирования выходного сигнала (с суммированием напряжений , с делением напряжения , с суммированием токов);

по роду выходного сигнала (с токовым выходом , потенциальным выходом, с резистивным выходом);

по полярности выходного сигнала (униполярные, биполярные или, точнее, одно-, двух- и четырехквадрантные);

по характеру опорного сигнала (с постоянным опорным сигналом, с изменяющимся опорным сигналом (умножающие));

по типу элементной базы, используемой для суммирования и деления (резистивные, емкостные, индуктивные, пневматические, на полосковых линиях, оптико-электронные);

по конструктивно-технологическому исполнению (модульные, гибридные, интегральные).

Модульные схемы обладают наибольшей функциональной полнотой и достоинствами гибридной технологии, позволяя достигать самых высоких параметров. Но они постепенно вытесняются более технологичными, а потому более дешевыми преобразователями.

Гибридные схемы позволяют комбинировать оптимальные процессы при изготовлении отдельных узлов, достигать лучшей функциональной полноты и уменьшать результирующий объем. Такие схемы имеют высокие точностные параметры, но они дороги.

Интегральные микросхемы характеризуются согласованностью динамических и температурных параметров элементов, дешевизной, малыми размерами и потребляемой мощностью. Однако недостаточная функциональная полнота таких схем приводит к необходимости использовать набор ИС для построения ЦАП. Этот недостаток устраняется по мере роста степени интеграции.

В настоящее время на базе полупроводниковой интегральной технологии созданы ЦАП с резистивными схемами. Наиболее приспособленными к минитюаризации оказались ЦАП с суммированием токов. Однако в связи с тем, что производство прецизионных резистивных схем в кристалле связано с большими технологическими трудностями, в последнее время наметилась тенденция построения ЦАП без них. Тем не менее в ближайшие годы, по-видимому, ведущее положение будут занимать ЦАП с резистивными схемами.

ЦАП с суммированием токов обычно строятся с использованием взвешенных резисторов или с использованием матрицы R-2R.