33. Цап с суммирование токов.

Большинство схем параллельных ЦАП основано на суммировании токов, сила каждого из которых пропорциональна весу цифрового двоичного разряда, причем должны суммироваться только токи разрядов, значения которых равны 1.

Наиболее часто на практике используются ЦАП с суммированием токов. Каждый из аналоговых ключей К0–К3 может находиться в одном из двух состояний: закрытом или открытом.

При высокой разрядности ЦАП токозадающие резисторы должны быть согласованы с высокой точностью, наиболее жесткие требования предъявляются к резисторам старших разрядов. Это требование делает фактически нереализуемыми по указанному принципу ЦАП с разрядностью выше 12. Кроме этого, схема имеет еще недостатки: при различных кодах ток, потребляемый от ИОН, различный, что может повлиять на величину напряжения ИОН; в схеме к разомкнутым ключам прикладывается значительное напряжение, что усложняет их построение.

ЦАП с суммированием весовых токов. Существует несколько схем, являющихся базой для построения многих разновидностей ЦАП соответствующего класса. Для формирования соответствующих уровней выходного напряжения (или тока) к выходу ЦАП подключается необходимое количество опорных сигналов тока или напряжения, либо устанавливают соответствующее дискретное значение коэффициента деления. Большинство схем параллельных АЦП основано на суммировании токов, сила каждого из которых пропорциональна весу цифрового двоичного разряда, причем должны суммироваться токи только тех разрядов, значения которых равны 1.Простейшая схема, реализующая этот принцип, представлена на рис.28.3, а. Ключи, как правило, выполняются на МОП-транзисторах.

Данная четырехразрядная схема содержит источник опорного напряжения U_ОП, четыре резистора с сопротивлениями R, R/2, R/4, R/8 и четыре ключа, управляемых разрядами входного кода. Если в соответствующем разряде входного кода присутствует логическая 1, соответствующий ключ S замкнут.

В схеме все токи формируются с помощью резисторов в соответствии с законом Ома. Сопротивления выбраны так, чтобы при замыкании ключа через резистор протекал ток, соответствующий весу разряда. Легко показать, что суммарный ток I_ВЫХ определяется входным кодом и положением ключей S.

Для схемы 28.3, б , получившей название ЦАП с матрицей взвешенных резисторов или взвешенная схема, выходное напряжение определяется сопротивлением обратной связи R_ОС и суммарным входным сопротивлением R_Σ, определяемым положением ключей S₀…S₃:

U_ВЫХ = –U_ОП R_ОС / R_Σ . (28.1)

Токи ключей суммируются на инвертирующем входе ОУ, причем токи различных ключей имеет разный «вес».

U_ВЫХ = –U_ОП ·S₀ · R_ОС / R–U_ОП ·S₁ · R_ОС /(R/2)–U_ОП ·S₂· R_ОС /(R/4) –U_ОП ·S₃· R_ОС /(R/8),

U_ВЫХ = –U_ОП · (R_ОС / R) (8S₃ + 4S₂ + 2S₁ + S₀),

где S_i, i=0, 1, 2, 3 принимает значение 1, если соответствующий ключ замкнут, и 0, если ключ разомкнут.

При высокой разрядности ЦАП токозадающие резисторы должны быть согласованы с высокой точностью, наиболее жесткие требования предъявляются к резисторам старших разрядов. Это требование делает фактически нереализуемыми по указанному принципу ЦАП с разрядностью выше 12. Кроме этого, схема имеет еще недостатки: при различных кодах ток, потребляемый от ИОН, различный, что может повлиять на величину напряжения ИОН; в схеме к разомкнутым ключам прикладывается значительное напряжение, что усложняет их построение.