Цифро-аналоговые преобразователи

Устройство, осуществляющее автоматическое преобразование цифровой информации в эквивалентную аналоговую величину, называется цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП). Эти преобра зователи применяют, когда необходимо с помощью цифровой информации, выдаваемой микроЭВМ, управлять аналоговым сигналом электроаппаратов или тиристорных преобразователей. ЦАП входят также в аналого-цифровые преобразователи управляющих сигналов. Основные параметры ЦАП: диапазон изменения входных и выходных значений сигналов; быстродействие; погрешность преобразования. Наибольшее распространение получили ЦАП с использованием резистивной матрицы с весовыми двоично-взвешенными сопротивлениями, а также матрицы с двумя номиналами сопротивлений, которую обычно называют матрицей R-2R. ЦАП входят в схему АЦП, в состав внешних устройств автоматических устройств управления и выполняются как на дискретных электронных элементах, так и в интегральном исполнении. ЦАП с весовыми двоично-взвешенными сопротивлениями (рис. 5.22) состоят из n электронных ключей (по одному на каждый разряд), управляемых преобразуемым двоичным кодом N; матрицы двоично-взвешенных резисторов; источника опорного напряжения Uоп; выходного операционного усилителя, суммирующего токи для получения аналогового выходного сигнала Uвых, пропорционального цифровому. На входы а0...аn–1 от регистров, являющихся внешними устройствами по отношению к ЦАП, поступают сигналы в двоичном коде на управление ключами. При поступлении на i-й вход сигнала логической «1» срабатывает соответствующий ключ и подключает источник опорного напряжения к операционному усилителю, а при поступлении на i-й вход сигнала логического «0» — к общей шине. Сопротивления резисторов, соединенных с ключами, таковы, что обеспечивается пропорциональность протекающего по ним тока двоичному весу соответствующего разряда входного кода. Сопротивление резистора старшего разряда принимается равным R, следующего разряда R2 и т.д. до сопротивления резистора младшего разряда R2n–1. Номиналы сопротивлений в младшем и старшем разрядах отличаются в 2n–1 раз и должны выбираться с высокой точностью. Например, для 12-разрядного ЦАП использование в старшем разряде сопротивления 10 кОм потребует в младшем разряде сопротивление примерно 20 МОм. Это создает некоторые неудобства при интегральном исполнении ЦАП. Цифро-аналоговые преобразователи с матрицей R-2R не имеют таких сложностей благодаря наличию дополнительного резистора в каждом разряде (рис. 5.23, а). Работает данный ЦАП так же, как и ранее рассмотренный, т.е. по принципу сложения входных сигналов, а следовательно, и токов в операционном усилителе.

Дата добавления: 2015-05-06