Цифро-аналоговые преобразователи

Исследование параллельного цифро-аналогового преобразователя на основе матрицы R-2R

Лабораторная работа № 10

Цель работы заключается в изучении типов цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП), изучении принципа действия ЦАП с суммирование весовых токов.

Задачами лабораторной работы являются:

· изучение принципа работы резисторной сборки R-2R;

· проведение серии экспериментов для различных значений входных кодов;

· построение зависимости выходного напряжения ЦАП от значения входного кода.

Цифро-аналоговые преобразователи предназначены для преобразования цифровой формы сигнала в аналоговую. Основным признаком, по которому различают схемы цифро-аналоговых преобразователей, является способ формирования выходного сигнала – суммирование токов, деление напряжение или суммирование напряжений.

ЦАП на основе резистивной матрицы типа R -2 R является схемой с суммированием токов, которые формируются с помощью матрицы. ЦАП на основе матрицы резистивных матриц R -2 R практичны, надежны, обладают высокой скоростью преобразования и легко реализуемы в интегральном исполнении.

Погрешности цифро-аналоговых преобразователей обусловлены тремя основными факторами – погрешностью смещения нулевого уровня шкалы преобразования, погрешностью коэффициента преобразования и погрешностью нелинейности характеристики преобразования.

Погрешность смещения нулевого уровня шкалы напрямую зависит от характеристик, применяемых в схемах ЦАП операционных усилителей (рис. 1.21, а).

После коррекции ошибки смещения возможно появление разности между реальной и номинальной характеристикой ЦАП – ошибки усиления ЦАП (рис. 1.21, б).

Погрешность коэффициента преобразования зависит от соотношения внутреннего сопротивления кодоуправляемых делителей и сопротивления обратной связи операционных усилителей, а также от соотношения сопротивлений наборов взвешивающих резисторов.

Рис. 1.21. Ошибка смещения ЦАП:

а) ошибка смещения; б) ошибка усиления; 1 – Номинальная характеристика; 2 – реальная характеристика

Основной причиной, вызывающей нелинейность функции преобразования ЦАП, является погрешность взвешивающих резисторов кодоуправляемого делителя (рис. 1.22).

Рис. 1.22. Искажение линейности ЦАП:

1 – Номинальная характеристика; 2 – реальная характеристика

Чаще всего, цифровые системы оперируют с данными, представленными в прямом двоичном, обратном двоичном, двоичном дополнительном и двоичным смещенным кодах. Чтобы перевести двоичное число в десятичное необходимо представить это число в виде суммы произведений основания двоичной системы счисления на соответствующие цифры в разрядах двоичного числа [9, 10].

Например, требуется представить код 1010 в виде десятичного числа. В этом числе 4 цифры и 4 разряда (разряды считаются, начиная с нулевого). Воспользовавшись алгоритмом перевода, получим:

.

Дата добавления: 2014-11-16