Последовательный ЦАП на переключаемых конденсаторах

Рассмотренная выше схема ЦАП с ШИМ вначале преобразует цифровой код во временной интервал, который формируется с помощью двоичного счетчика квант за квантом, поэтому для получения N-разрядного преобразования необходимы 2^N временных квантов (тактов). Схема последовательного ЦАП, приведенная на рис. 2, позволяет выполнить цифро-аналоговое преобразование за значительно меньшее число тактов.

Рис. 2

В этой схеме емкости конденсаторов С ₁ и С ₂ равны. Перед началом цикла преобразования конденсатор С ₂ разряжается ключом S ₄. Входное двоичное слово задается в виде последовательного кода. Его преобразование осуществляется последовательно, начиная с младшего разряда d ₀. Каждый такт преобразования состоит из двух полутактов. В первом полутакте конденсатор С ₁ заряжается до опорного напряжения U _оп при d ₀=1 посредством замыкания ключа S ₁ или разряжается до нуля при d ₀=0 путем замыкания ключа S ₂. Во втором полутакте при разомкнутых ключах S ₁, S ₂ и S ₄ замыкается ключ S ₃, что вызывает деление заряда пополам между С ₁ и С ₂. В результате получаем

U 1(0)= U вых(0)=(d 0/2) U оп

(3)

Пока на конденсаторе С ₂ сохраняется заряд, процедура заряда конденсатора С ₁ должна быть повторена для следующего разряда d ₁ входного слова. После нового цикла перезарядки напряжение на конденсаторах будет

(4)

Точно также выполняется преобразование для остальных разрядов слова. В результате для N -разрядного ЦАП выходное напряжение будет равно

(5)

Если требуется сохранять результат преобразования сколь-нибудь продолжительное время, к выходу схемы следует подключить УВХ. После окончания цикла преобразования следует провести цикл выборки, перевести УВХ в режим хранения и вновь начать преобразование.

Таким образом, представленная схема выполняет преобразование входного кода за 2 N квантов, что значительно меньше, чем у ЦАП с ШИМ. Здесь требуется только два согласованных конденсатора небольшой емкости. Конфигурация аналоговой части схемы не зависит от разрядности преобразуемого кода. Однако по быстродействию последовательный ЦАП значительно уступает параллельным цифро-аналоговым преобразователям, что ограничивает область его применения.

Дата добавления: 2014-01-06