1. Цап: назначение, принцип действия, основные параметры и области применения.

ЦАП служат для передачи информации от цифровых частей электрической схемы к аналоговым. В них величина, заданная двоичным или двоично-десятичным числом преобразуется в пропорциональный уровень напряжения или тока. Дискретности изменения выходной аналоговой величины зависит от числа разрядов ЦАП. Работа ЦАП может быть описана математически, представлена в виде таблицы истинности или характеристики преобразования, т.е. зависимости значений выходной аналоговой величины от значений входного кода.

К основным параметрам ЦАП относят:

-время установления выходного сигнала t_уст – интервал времени от подачи входного кода до вхождения выходного сигнала в заданные пределы, определяемые погрешностью. В быстродействующих ЦАП t_уст <100нс.

-разрешающая способность преобразования (номинальное значение шага квантования) – наименьшее изменение выходной аналоговой величины при изменении выходного кода на единицу U_вых=∆U*N_вх. Чем выше разрядность ЦАП, тем выше разрешающая способность.

По способу формирования U_вых в зависимости от цифрового входного кода все ЦАП делят:

1)с суммированием токов;

2)с суммированием напряжений;

3)с делением напряжений.

Наибольшее распространение получили схемы 1) и 3). 1) делятся на 2 типа:

-с использованием взвешенных резисторов;

-многозвенные цепочки резисторов R-2R (матрицы типа R-2R или цепочки лестничного типа).

2. Цап на основе матрицы двоично-взвешенных резисторов.

b_i-двоичный код

B=b₃b₂b₁b₀ - n-разрядное число

U_вых= N₁₀=B₂

Такие ЦАП по способу формирования U_вых в зависимости от цифрового входного кода относят к ЦАП с суммированием токов.

При разработке интегральных схем наибольшую трудность составляет создание высокоточных резисторов с сильно-различающимися сопротивлениями. Для обозначения ЦАП используют суффикс ПА: 594ПА1-12-ти разрядный ЦАП (время установки = 3,5 мкс); 1108ПА1-10-ти разрядный (t_уст=0,4мкс). t_уст определяется типом используемых ключей. Снизить t_уст можно использованием ЭСЛ-ключей.

3. Цап на основе матрицы лестничного типа.

R_В=R U_вых=

В точках1,2,3,4 – будет делится по ветвям

В многоразрядных ЦАП используют матрицу типа R-2R, которая осуществляет деление напряжения. Такие ЦАП по способу формирования U_вых в зависимости от цифрового входного кода относят к ЦАП с суммированием токов.

При увеличении числа разрядов токи уменьшаются и становятся соизмеримыми с собственными шумами используемых элементов.

Для обозначения ЦАП используют суффикс ПА: 572ПА1 – 10-ти разрядный; 572ПА2 – 12-ти разрядный.

В многоразрядных ЦАП используются несколько видов ЦАП однотипных с меньшей разрядностью и последующим суммированием.

4. Ацп: назначение, принцип действия, основные параметры и области применения.

Предназначены для преобразования аналоговых сигналов в цифровой код и согласования аналогичных суммирующих систем с цифровыми системами обработки информации. Для представления аналогового сигнала в цифровом коде используют три независимые операции:

1) Дискретизация с интервалом ∆t.

2 ) Квантование – разбиение по напряжению через определенное значение ∆U, т.е. с сигналом. В результате квантования. Уменьшая шаг квантования увеличивается разрядность.

3) Кодирование – представление квантованной велечины в виде цифрового кода. Используется код Грея или двоичный код.

Основные параметры АЦП:

- Разрешающая способность – величина обратная максимальному числу кодовых комбинаций на выходе АЦП.

- Время преобразования (Tпр) – интервал времени от начала преобразования до появления на выходе АЦП устойчивого цифрового кода цифрового сигнала. Шаг дискретизации ∆T > Tпр.

- Максимальная частота дискретизации (F) – частота, с которой возможно преобразование входного сигнала, при которой выбранные параметры АЦП не выходят за заданные границы пределов.

По временному процессу преобразования аналогового сигнала в цифровой АЦП подразделяют на:

- Параллельные АЦП, в которых сигнал квантуется и преобразуется одновременно с помощью компараторов – обладает самым высоким быстродействием, сложностью и высоким потреблением мощности.

- Последовательного типа – позволяют получить высокую разрядность и низкое быстродействие.

- Последовательно-паралельные – сочетает методы последовательного и параллельного преобразования. Основной недостаток – большое число линейных узлов и трудность их прецезионной стыковки.

По структуре АЦП делятся:

- С применением ЦАП.

- Без применения ЦАП.