81. Параллельные цап. Цап с двоично-взвешенными резисторами.

В данной схеме используется способ формирования выходного напряжения по принципу суммирования токов. Структурная схема ЦАП со взвешенными резисторами приведена на Рис. 57.

Рис. 57 Структурная схема ЦАП со взвешенными резисторами

Для построения ЦАП с разрядностью N требуется N взвешенных резисторов. Ключами, которые подсоединяют резисторы либо к общему проводу, либо к опорному напряжению, управляют разряды цифрового кода а_i, где i - изменяется от 0 до N-1, причем а₀ соответствует старшему разряду, а а_N-1 младшему. Сопротивление i-того резистора для этой схемы определяется по формуле:

, где i изменяется от 0 до N-1 (N - разрядность ЦАП). Тогда ток через i-тый резистор при его подключении к опорному напряжению можно определить по формуле:

А напряжение на выходе при одном подключенном резисторе определяется по формуле:

Выходное напряжение ЦАП со взвешенными резисторами по этой структурной схеме можно определить по формуле:

, где a_i соответствующие разряды входного цифрового кода (а=1 или а=0).

Недостатки данной схемы :

1. Необходимость обеспечения высокой точности подгонки взвешенных резисторов.

2. Необходимость обеспечения одинаковой температурной стабильности разных резисторов, что для различных значений сопротивлений сделать достаточно сложно.

3. Конечное сопротивление ключей неодинаково влияет на различные разряды.(На старшие больше).

Лучшие свойства имеет ЦАП с использованием матрицы R-2R.

82. Параллельные цап. Цап с матрицей r-2r.

Структурная схема ЦАП с матрицей R-2R приведена на Рис. 58. Особенность данной схемы: для любого узла матрицы R-2R эквивалентное сопротивление левой части равно эквивалентному сопротивлению правой части и равно 2R. Для определения выходного напряжения данной схемы воспользуемся принципом суперпозиции (или методом наложения, что одно и тоже). Т.е. напряжение на выходе находится как сумма напряжений при разных вариантах подачи 1 на один разряд цифрового кода. Вначале найдем напряжение в нулевом узле если все цифровые коды кроме а₀ равны нулю, а а₀=1 (т.е. только резистор 2R отходящий от этого узла подключен к опорному напряжению). В этом случае напряжение в нулевом узле будет в три раза меньше опорного напряжения (т.к. образуется резистивный делитель 2R-R, где R образуется как параллельное соединение эквивалентного сопротивления левой части и эквивалентного сопротивления правой части), а напряжение на выходе в этом случае будет равно U_ОП/2. Затем найдем напряжение в первом узле если все цифровые коды кроме а₁ равны нулю, а а₁=1 (т.е. только резистор 2R отходящий от этого узла подключен к опорному напряжению). В этом случае напряжение в первом узле будет тоже в три раза меньше опорного напряжения, и при этом напряжение в нулевом узле будет в два раза меньше чем в первом узле (образуется резистивный делитель R-R), а напряжение на выходе в этом случае будет равно U_ОП/4.

Рис. 58 Структурная схема ЦАП с матрицей R-2R

Таким образом, делаем вывод что при подключении i-того резистора к опорному напряжению, напряжение в i-том узле равно U_ОП/3, а напряжение в узле i-1 будет в два раза меньше чем в i-том, а напряжение в узле i-2 будет в четыре раза меньше чем в i-том и т.д. Итак, при а₀=1 выходное напряжение U_ВЫХ=U_ОП/2, при а₁=1 выходное напряжение U_ВЫХ=U_ОП/4, при а₂=1 выходное напряжение U_ВЫХ=U_ОП/8 и т.д. Т.е. выходное напряжение определяется по формуле аналогичной для выходного напряжения ЦАП со взвешенными резисторами:

, где a_i соответствующие разряды входного цифрового кода (а=1 или а=0).

Достоинства данной схемы:

Требуется получение только двух номиналов резисторов (иногда пользуются и одним номиналом - для получения резистора 2R используют последовательное включение двух резисторов R, при этом не требуется согласовывать резисторы по температуре, т.к. при изменении температуры их сопротивление увеличится на одинаковую величину и при этом отношение резисторов не измениться),

Кроме того исключается требование к абсолютной точности сопротивлений резисторов, а решающее значение оказывает относительный разброс этих сопротивлений.

Основные проблемы, при создании ЦАП на базе рассмотренных структур, связаны с обеспечением высоких значений точности преобразования и быстродействия.