- •24 Лекция. Цифро-аналоговые преобразователи, матричные и токовые преобразователи. Характеристики преобразования, динамические параметры преобразователей
- •Общие сведения
- •24.1 Матричные цифро–аналоговые преобразователи
- •24.2 Характеристики цап Характеристики цап можно разделить на две группы: динамические и преобразования. Характеристики преобразования отражены на рисунке 24.8.
- •Параметры отечественных цап отражены в таблице 24.1.
24.2 Характеристики цап Характеристики цап можно разделить на две группы: динамические и преобразования. Характеристики преобразования отражены на рисунке 24.8.
Рисунок 24.8 – Характеристики преобразования ЦАП
На рисунке 24.9 приведены возможные разновидности нелинейности характеристики преобразования ЦАП.
Рисунок 24.9 – Нелинейность характеристики преобразования ЦАП
Ниже на рисунке 24.10 приведены основные динамические параметры ЦАП.
Рисунок 24.10 – Основные динамические характеристики ЦАП
А) Время установления выходного сигнала: время от момента изменения кода на входе от минимального до максимального до момента, когда значение выходного сигнала отличается от установившегося на заданную величину (0,5 ЕМР).
Б) Время задержки распространения: время от момента достижения входным сигналом уровня 0,5 своего значения до момента достижения выходным сигналом уровня 0,5.
В) Время нарастания – время, за которое выходной сигнал изменяется от 0,1 до 0,9 установившегося значения.
Д) Время переключения – время от момента изменения входного кода до достижения на выходе уровня 0,9.
Основные серии интегральных схем ЦАП можно охарактеризовать на основе материала из [27]. В серии К572 имеются умножающие ЦАП: в них возможно изменение опорного напряжения как по размеру, так и по знаку. В результате ЦАП преобретает свойства перемножителя входного (опорного) напряжения и входного (управляющего) кода. Это расширяет область применения ЦАП. К ним относятся К572ПА1 (10-разрядный универсальный) и аналогичный 12-разрядный ЦАП К572ПА2 с двумя входными регистрами для хранения кода. Микросхема АЦП К572ПВ1 также может использоваться в режиме умножающего ЦАП.
Серии К1108 и К1118 содержат быстродействующие ЦАП. К1108ПА1 с токовым выходом; К1118ПА1 – 8-разрядный и тоже с токовым выходом. А 10-разрядный ЦАП К1118ПА2 имеет выход по напряжению. Сверхскоростной 8-разрядный ЦАП К1118ПА3 с выходом по току имеет время установления выходного сигнала 5–10 нс.
Параметры отечественных цап отражены в таблице 24.1.
Таблица 24.1 – Параметры отечественных ЦАП
Тип |
Разряд-ность (уровни) |
Выходной сигнал |
tУСТ |
UОПОР (диапазон) |
Диффер. нелинейность |
Вых. ток смещен. нуля |
Абсолют. погре-ть преобр-я в конечн. точке шкалы |
UПИТ (диапазон) |
К572ПА1 |
10 (КМОП, ТТЛ при UПИТ=5 В) |
0,5–2 мА (номин. 1 мА) |
5 мкс |
10,24 В (минус 1717 В), внеш. |
0,1 % |
100 нА |
30 ЕМР |
15 В (517 В) |
К572ПА2А |
12 |
0,82 мА |
15 мкс |
То же |
0,025 % |
30 нА |
20 ЕМР |
5 В; 15 В (4,7–17 В и 12–17 В) |
К594ПА1 |
12 (ТТЛ, КМОП – не более 4,2 В) |
до 2,2 мА (2 мА при UO = 10 В) (биполяр. до 1,1 мА); (10 В; 20 В с внеш. ОУ. То же биполяр. (2,5–10 В) |
3,5 мкс |
9–11 В |
0,012 % |
700 нА |
|
5 В (до 15 В); минус 15 В (не менее минус 18 В) |
К1108ПА1А |
12 (ТТЛ) |
до минус 5 мА (биполярн. до 2,5 мА); или до 1 В |
400 нс |
10,24 В (2,2 – 10,5 В) |
0,024 % |
|
30 ЕМР |
5 В; минус 15 В |
К1118ПА1 |
8 (ЭСЛ) |
51 мА |
40 нс; tЗР = = 6 нс; |
минус 10,56 – минус 15 В) |
0,195 % |
50 мкА |
5 мА |
минус 5,2 В; |
К1118ПА2 |
10 (ТТЛ; ЭСЛ) |
минус 1,024 В |
80 нс; tЗР = 30 нс; |
минус 7–7 В |
1 ЕМР (нелинейность 0,5 ЕМР) |
10 мВ |
200 мВ |
|
К1118ПА3 |
8 (ЭСЛ) |
20 мА |
150 нс |
минус 1,25 В (внутренний) |
0,195 % |
200 мкА |
2 мА |
минус 5,2 В; 5 В; |
В таблице 24.2 приведены справочные данные на некоторые зарубежные ЦАП [3].
Таблица 24.2 – Cправочные данные на некоторых зарубежных ЦАП
Параметр |
Тип ЦАП |
||||||||
TQ 6112 |
DAC 1000 |
AD 7248 |
DAC 1230 |
AD 568 |
AD 7534 |
AD 569 |
PCM 545 |
DAC 729 |
|
Разрядность |
8 |
10 |
12 |
12 |
12 |
14 |
16 |
16 |
18 |
Выход (I/U) |
U |
I |
U |
I |
I |
I |
U |
I |
I |
память, бит |
8 |
8 + 2 |
8 + 4 |
8 + 4 |
12 |
8 + 6 |
8 + 8 |
16 |
18 |
U0, B |
10 |
25 |
внут. |
25 |
внут. |
25 |
5 |
внут. |
внут. |
Время преобр., нс |
1 мкс? |
500 |
5000 |
1000 |
35 |
1500 |
6000 |
350 |
300 |
Подстройка |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
Нелин-ть, квантов |
2 |
1 |
1 |
0,5 |
0,2 |
0,1 |
0,1 |
0,2 |
0,1 |
Дифференц. нелин-ть, квантов |
1 |
1 |
1 |
0,5 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,05 |
Uп, В |
– 3,5; + 9 |
+ 5–12 |
15 |
+ 15 |
15 |
+ 15; – 0,3 |
12 |
15 |
+ 5; + 15 |
Iп, мА |
3,5 Вт |
+ 0,5 |
5 |
+ 1,2 |
+ 30; – 8 |
0,5 |
6 |
13 |
18; 30 |
Произво-дитель |
Tri Quint |
NS |
AD |
NS |
AD |
AD |
AD |
BB |
BB |
1 Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справ. / Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренко. – Мн.: Беларусь, 1994. – 591 с.
2 Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учеб. пособие для приборостроит. спец. вузоы. – М.: Высш. шк., 1991 – 622 с.
3 Кликушин Ю.Н., Михайлов А.В. Электроника в приборостроении. Тексты лекций. - Омск: ОмГТУ, 2000.
4 Кончаловский В.Ю. Цифровые измерительные устройства. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 304 с.
5 Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. – Киев: Вища школа, 1986. – 560 с.
6 Пароль Н.В., Кайдалов С.А. Знакосинтезирующие индикаторы и их применение. – М.: Радио и связь, 1988. – 128 с.
7 Сергеев В.М. Электроника. Ч.1: Элементная база, аналоговые функциональные устройства: Учеб. пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2000. – 128 с.
8 Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. – Л.: Энергоатомиздат, 1988. – 304 с.
9 ИС для вторичных источников питания [Электронный ресурс]: содержатся основные сведения об интегральн. схемах стабилизаторов и конвертеров напряжения: ноябрь 2004. – Режим доступа: http://www.radiotexnika.ru/spravochnik/adv/advh48.php. – Загл. с экрана.
10 DC-DC конвертер 1156ЕУ5 [Электронный ресурс]: содержатся сведения о характеристиках и схемах включения в составе стабилизаторов и конвертеров напряжения: октябрь 2001: научно-технический центр схемотехники и интегральных технологий: Россия, Брянск. – Режим доступа: http://www.promelec.ru/pdf/1156eu5.pdf. – Загл. с экрана.
11 Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учеб. для вузов. – М.: Высш. школа, 1982. – 496 с.
12 Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. – М.: Мир, 1982. – 512 с.
13 Достал И. Операционные усилители: Пер. с англ. – М.: Мир, 1982. – 512 с.
14 Цапенко М.П. Измерительные информационные системы. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 439 с.
15 Алексенко А.Г. и др. Применение прецизионных аналоговых микросхем / А.Г. Алексенко, Е.А. Коломбет, Г.И. Стародуб. – М.: Радио и связь, 1985. – 256 с.
16 Коломбет Е.А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов. – М.: Радио и связь, 1991. – 376 с.
17 Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы / Под ред. С.В. Якубовского. – М.: Радио и связь, 1985. – 432 с.
18 Игловский И.Г., Владимиров Г.В. Справочник по слаботочным электрическим реле. – Л.: Энергоатомиздат, 1990. – 560 с.
19 Ханзел Г.Е. Справочник по расчёту фильтров: США, 1969 / Пер. под ред. А.Е. Знаменского. – М.: Сов. радио, 1974. – 288 с.
20 Вольтметр импульсного напряжения стробоскопический вычислительный В4-24 // Проспект по применению. – ЦООНТИ «ЭКОС». – 1990. – 21 с.
21 Суэтинов В.И., Тимошенков В.П., Гайдис Р.А. Интегральная схема стробсмесителя на арсениде галлия // Техн. ср-в связи. Сер. РИТ. – 1987. – Вып. 4. – С. 80–87.
22 Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Пер. с англ. – М.: Мир, 1983. – Т. 2. – 590 с.
23 Чередов А.И. Измерительные преобразователи параметров ёмкостных датчиков: Учебн. пособие. – Омск, ОмПИ, 1988. – 80 с.
24 Кликушин Ю.Н., Кривой Г.С., Ярошевский М.Б. Расчёт измерительных цепей на операционных усилителях. – Учеб. пособие. – Омск: ОмПИ, 1981. – 79 с.
25 Сифоров В.И. Радиоприёмные устройства. – М.: Сов. радио, 1974. – 560 с.
26 Будинский Я. Логические цепи в цифровой технике / Под ред. Б,А, Калабекова. – М.: Связь, 1977. – 392 с.
27 Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 320 с.
28