Цифро аналоговый преобразователь структура

Цифро аналоговый преобразователь структура

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) предназначен для автоматического преобразования (декодирования) входных величин, представленных числовыми кодами, в соответствующие им значения непрерывно изменяющихся во времени (т.е. аналоговых) величин. Иными словами, ЦАП выполняет обратное по сравнению с АЦП преобразование. Выходные физические величины АЦП чаще всего представляют собой электрические напряжения и токи, но могут быть также временными интервалами, угловыми перемещениями и т. п. В системе автоматики с ЭВМ удобнее обрабатывать (преобразовывать и передавать) цифровой сигнал, но человеку (оператору) привычнее и удобнее воспринимать аналоговые сигналы, соответствующие значениям числовых кодов. С помощью АЦП информация вводится в ЭВМ, а с помощью ЦАП она выводится из ЭВМ для воздействия на управляемый объект и восприятия человеком.

В схемах ЦАП обычно используется представление двоичного числа, состоящего из нескольких разрядов, в виде суммы степеней числа 2. Каждый разряд (если в нем записана единица) преобразуется в аналоговый сигнал, пропорциональный числу 2 в степени, равной номеру разряда, уменьшенному на единицу.

На рис. 4.38 показана простая схема ЦАП, основу которой составляет резистивная матрица – набор резисторов, которые подключаются ко входу операционного усилителя ключами, управляемыми соответствующими разрядами двоичного числа. В качестве ключей могут быть использованы триоды (например МОП-транзисторы). Если в данном разряде записана 1, то ключ замкнут, если 0 – разомкнут.

Необходимость использования операционного усилителя обусловлена тем, что в ЦАП выходной сигнал является аналоговым. И входной, и выходной сигналы операционного усилителя представляют собой напряжения постоянного (в смысле неизменной полярности) тока.

Коэффициент передачи операционного усилителя равен отношению сопротивления резистора Rо.с в цепи обратной связи к сопротивлению резистора на входе усилителя, которое, как видно из рис. 4.38, для каждого разряда имеет свое значение. Коэффициенты передачи K = – Uвых/Uоппо каждому разряду преобразуемого двоичного числа (если в этом разряде записана 1) соответственно равны: K= Rо.с/R; K1= 2Rо.с/R; K2= 4Rо.с/R;
K
3= 8Rо.с/R. Выходное напряжение ЦАП

где х принимает значение 1 или 0 в зависимости от того, что записано в данном разряде двоичного числа.

Рис. 4.38. Схема цифроаналогового
преобразователя на базе резистивной матрицы

Таким образом, четырехразрядное двоичное число преобразуется в напряжение Uвых,которое может принимать 16 возможных значений от 0 до 15Duкв, где Duкв – шаг квантования.

Для уменьшения погрешности квантования необходимо увеличивать число двоичных разрядов ЦАП. При изготовлении интегральных микросхем ЦАП по данной схеме очень трудно сделать высокоточные резисторы с сопротивлениями, отличающимися друг от друга в десятки и сотни раз. Кроме того, нагрузка источника опорного напряжения Uопизменяется в зависимости от состояния ключей, поэтому необходимо применять источник с малым внутренним сопротивлением.

Схема ЦАП, показанная на рис. 4.39, свободна от указанных недостатков. В ней весовые коэффициенты каждого разряда задаются последовательным делением опорного напряжения с помощью резистивной матрицы типа R–2R,представляющей собой многозвенный делитель напряжения.

В данной схеме ЦАП используются двухпозиционные ключи, которые подсоединяют резисторы 2R либо ко входу операционного усилителя (при 1 в данном разряде), либо к общему нулевому проводу. Входное сопротивление резистивной матрицы при этом не зависит от положения ключей. Коэффициент передачи между соседними узловыми точками матрицы составляет 0,5. Выходное напряжение

Рис. 4.39. Схема цифроаналогового преобразователя
на базе резистивной матрицы R–2R

Наибольшее влияние на погрешность ЦАП оказывают отклонения сопротивлений резисторов от их номинальных значений, а также то, что у реального ключа сопротивление в закрытом состоянии не равно бесконечности, а в открытом – не равно нулю. Выпускаемые резистивные матрицы имеют относительную погрешность около сотых долей процента, т.е. являются очень точными.

4.5.2. Аналого-цифровые преобразователи параллельного кодирования

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) предназначен для автоматического преобразования (измерения и кодирования) непрерывно изменяющихся во времени (т.е. аналоговых) величин в соответствующие значения числовых кодов. В данном случае под словом «цифра» понимается двоичный код. Когда говорят о цифровой звукозаписывающей и воспроизводящей аппаратуре или о цифровой телефонии, то подразумевают, что непрерывно изменяющийся звуковой сигнал записывается или передается оцифрованным, т.е. в виде двоичных (бинарных) кодов.

В зависимости от способа преобразования АЦП подразделяют на последовательные, параллельные и последовательно-параллельные.

Наиболее быстродействующими являются АЦП параллельного типа. Преобразование аналогового сигнала в код в них осуществляется за один шаг, но такие АЦП требуют нескольких компараторов. Входное напряжение одновременно сравнивается во всех компараторах с несколькими опорными напряжениями. Параллельные АЦП имеют большее число элементов, чем последовательные.

Рассмотрим работу параллельного трехразрядного
АЦП (рис. 4.40).

Рис. 4.40. Схема параллельного трехразрядного АЦП

Тремя двоичными разрядами можно представить восемь чисел – от 0 до 7. Поэтому используются семь компараторов для сравнения входного напряжения с опорными напряжениями, получаемыми с помощью резисторного делителя. От каждого компаратора поступает сигнал 0, если входное напряжение меньше опорного, и 1 – в противном случае.

Состояния компараторов и соответствующие им двоичные коды представлены в табл. 4.12. Преобразователь кода выдает двоичное трехразрядное число. Время преобразования параллельных АЦП может составлять несколько десятков наносекунд, что в сотни раз быстрее, чем у последовательных АЦП.

Зависимость цифрового кода от входного напряжения

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) служит для преобразования цифровой информации в аналоговую форму, т.е. выходной сигнал ЦАП в общепринятых единицах измерения тока или напряжения (мВ, В, мА) соответствует численному значению входной двоичной кодовой комбинации.

Например, при подаче на вход ЦАП кодовой комбинации (в десятичном эквиваленте) равной 150 на его выходе при этом имеется напряжение 1500 мВ, это значит, что изменение значения входной кодовой комбинации (входного числа) на единицу приводит к изменению выходного напряжения на 10 мВ. В этом случае мы имеем ЦАП с шагом преобразования цифровой информации 10 мВ. Величина напряжения, соответствующая одной единице цифровой информации, называется шагом квантования Duкв. При подаче на вход ЦАП последовательной цифровой комбинации, меняющейся от 0 до N, на его выходе появится ступенчато-нарастающее напряжение (рис. 1). Высота каждой ступени соответствует одному шагу квантования Duкв.

Читайте также:  Брусовой дом из профилированного бруса

Рис. 1. Диаграмма выходного напряжения ЦАП.

Здесь N – число, соответствующее десятичному значению двоичного кода.

Если число входной кодовой комбинации соответствует N, то выходное напряжение Uвых ЦАП = ND´uкв. Таким образом, можно вычислить значение выходного напряжения для любой входной кодовой комбинации. Нетрудно убедиться в том, что Duкв является масштабным коэффициентом преобразователя, имеющим размерность тока или напряжения (так как цифровая комбинация на входе ЦАП размерности не имеет). Обычно, значение Duкв выбирают кратным десяти, что облегчает процесс пересчета соответствия преобразованного и исходного сигналов. Так как Duкв определяет минимальное значение выходного напряжения аналогового сигнала Uвых мин. = Duкв, при выборе его значения необходимо учитывать также шумовые факторы, погрешности усиления масштабирующих усилителей и компаратора.

Основные параметры ЦАП. Точность преобразования и качество работы ЦАП характеризуют следующие параметры: относительная разрешающая способность, абсолютная разрешающая способность, абсолютная погрешность преобразования, нелинейность преобразования, дифференциальная нелинейность, скорость преобразования (время одного преобразования) и максимальная частота преобразования.

1. Относительная разрешающая способность

dо = ,

здесь n- количество разрядов двоичного числа, подаваемого на вход АЦП (n — соответствует числу разрядных входов ЦАП). Относительная разрешающая способность — это обратная величина от максимального числа уровней квантования.

2. Абсолютная разрешающая способность

dа = Duкв,

где Uпш — напряжение полной шкалы, соответствующее опорному напряжению ЦАП. Это напряжение можно считать равным максимальному выходному напряжению; 2n — 1 = N — количество ступеней квантования.

Численно абсолютная разрешающая способность равна шагу квантования Duкв.

3. Абсолютная погрешность преобразования dпш показывает максимальное отклонение выходного напряжения Uвых в точке пересечения с идеальной характеристикой (прямой) на уровне напряжения полной шкалы (рис.5.2). Абсолютная погрешность преобразования оценивается в процентах или же в единицах младшего значащего разряда (МР). При оценке значения абсолютной погрешности преобразования знак напряжения не учитывается.

4. Нелинейность преобразования ЦАП dлн определяет максимальное отклонение реальной характеристики от идеальной (рис. 2) и оценивается также в процентах или в единицах младшего значащего разряда.

Рис. 2. Определение погрешностей преобразования ЦАП.

5. Дифференциальная нелинейность преобразования ЦАП dдф.лн численно равна максимальной разности двух соседних приращений (шагов квантования)

dдф.лн = Duкв 1 — Duкв2.

Дифференциальная нелинейность оценивается в младших значащих разрядах и обычно не превышает нескольких единиц мр.

Младший значащий разряд численно определяет минимальное значение выходного напряжения, т.е. квант напряжения. Для оценки дифференциальной нелинейности dдф.лн в процентах можно воспользоваться выражением

.

Время установления выходного напряжения или тока tуст — интервал времени от подачи входного двоичного входного кода до вхождения выходного сигнала в заданные пределы. Максимальная частота преобразования fпр — наибольшая частота дискретизации, при которой параметры ЦАП соответствуют заданным значениям. Максимальная частота и время установления определяют быстродействие ЦАП.

Виды ЦАП условно можно разделить на две группы: с резисторными матрицами, безматричные ЦАП. В интегральном исполнении применяются только ЦАП с прецизионными резисторными матрицами, формирующими выходные сигналы путем суммирования токов.

ЦАП содержит элементы цифровой и аналоговой схемотехники. В качестве аналоговых элементов используются операционные усилители, аналоговые ключи (коммутаторы), резисторные матрицы и т.д.

Аналоговые элементы, входящие в состав ЦАП, практически полностью определяют его качественные и эксплуатационные параметры, основную роль при этом играют точность подбора номиналов резисторов резисторной матрицы и параметров операционного усилителя (ОУ).

Операционный усилитель представляет собой усилитель постоянного тока, имеющий коэффициент усиления по напряжению более тысячи. Он имеет дифференциальный входной каскад, т.е. имеет два входа: инвертирующий и неинвертирующий.

Благодаря большому коэффициенту усиления (современные ОУ имеют коэффициент усиления К=10Е5 . 10Е6) и малым входным токам, усилители, построенные на базе ОУ, обладают уникальными свойствами. В частности, параметры многих устройств определяются только внешними цепями — цепями обратной связи, соединяющими выход ОУ с его входом. Например, коэффициент усиления усилителя, схема которого показана на рис. 3 (а), определяется с высокой точностью отношением сопротивлений двух резисторов К=-Rос/R.

Рис. 3. Семы инвертирующего (а) и суммирующего усилителей на ОУ.

Если на инвертирующий вход усилителя на ОУ подать сигнал от нескольких источников (рис. 3 б), то выходной сигнал определяется как произведение суммы входных токов на величину сопротивления резистора обратной связи

Uвых = -Rос(Iвх1+Iвх2+. . . . +Iвх.n).

Входной ток от каждого источника определяется как отношение

где Ri — сопротивление резистора в цепи i-того входа.

Свойство ОУ суммировать входные токи с последующим преобразованием в напряжение широко используется при построении ЦАП и АЦП. На базе ОУ можно построить компараторы напряжения (сравнивающие устройства). При использовании ОУ в качестве компаратора напряжения на один его вход подается опорное напряжение Uоп, на второй — напряжение обрабатываемого (преобразуемого) сигнала Ux. При соответствующих условиях на выходе компаратора формируется сигнал логической“1”, если (Uоп — Ux) >Duкв, и логического “0”, если (Uоп — Ux)

Рис. 4. Обозначение (а) и диаграмма (б) компаратора.

При построении ЦАП и АЦП применяются аналоговые ключи, коммутирующие цепи аналоговых сигналов под воздействием управляющих цифровых сигналов. Токи, коммутируемые электронными аналоговыми ключами, не превышают 10 . . . 50 мА. Относительно высокое сопротивление открытого ключа (50 — 600 Ом) требует наличия высокоомной нагрузки, что обеспечивается высокоомным входным сопротивлением ОУ.

При реализации ЦАП в интегральном исполнении большие трудности вызывает подгонка высокоточных резисторов с сопротивлениями, отличающимися по номиналам друг от друга на несколько порядков. Поэтому, в интегральном исполнении применяются исключительно резистивная матрица R-2R. В качестве примера рассмотрим четырехразрядный ЦАП, использующий схему суммирования токов на ОУ (рис. 5).

Рис. 5. Схема простейшего ЦАП. ЭК – транзисторные ключи, управляемые соответствующими разрядами двоичного кода (0р, 1р, 2р, 3р).

Относительная разрешающая способность рассматриваемого ЦАП:

dо = = 0,0625.

Абсолютная разрешающая способность определяется при известном значении опорного напряжения Uоп. Наиболее удобными значениями Uоп являются напряжения, кратные степени двойки, т.е. 10,24 В, 5,12 В, 2,56 В и т.д.

Читайте также:  Варочная панель газовая бежевого цвета

Если принять значение опорного напряжения равным 10,24 В, то абсолютная разрешающая способность (DUкв) определяется как:

DUкв=0,0625 × 10,24 = 0,625В.

Сопротивление резистора в цепи ключа, управляемого старшим разрядом двоичного кода, должно быть в два раза больше сопротивления резистора обратной связи Rос. Сопротивление каждого последующего младшего разряда в два раза больше, чем сопротивление соседнего старшего разряда. Отсюда следует, что с увеличением количества разрядов цифровых входов ЦАП резко увеличивается соотношение сопротивлений резисторов нулевого и самого старшего разрядов (R0=2nRn):

Если n=8, то это отношение составляет 256. Увеличение Т может привести к чрезмерному увеличению сопротивления резистора младшего разряда или же к сильному уменьшению номинала резистора самого старшего разряда. Поэтому ЦАП с резистивной матрицей R-2nR применяется при небольшом количестве разрядов (при n

= .

Чтобы выполнить условие формирования выходного напряжения в соответствии с двоичным кодом входного числа, необходимо получить равенство Rос=R, тогда

UвыхЦАП= Uоп .

Дробные члены суммы играют роль весовых коэффициентов, а шаг квантования определяется отношением DUкв=Uоп/2n. На рис. 6 символы “0” и “1” перед электронными ключами показывают на состояние ключа при подаче на цифровые входы ЦАП логического “0” или “1”, соответственно.

Промышленностью ЦАП выпускаются в виде интегральных микросхемы и содержат в своем составе резистивную матрицу R — 2R, электронные ключи и резистор обратной связи Rос. Для подключения токосуммирующего операционного усилителя имеются специальные выводы. Схема десятиразрядного ЦАП, построенного на базе ИМС К572ПА1, показана на рис. 7. ЦАП типа К572ПА1 может управляться кодом, полученным с выходов дискретных интегральных схем типов КМОП и ТТЛ. В последнем случае выходные уровни, соответствующие сигналам уровня логической “1”, должны быть повышены путем соединения выходов ТТЛ инверторов с источником питания 5 В через резисторы сопротивлением 2 — 10 кОм. Непосредственное согласование входных управляющих уровней ЦАП с параметрами сигналов ТТЛ- схем можно достичь путем уменьшения напряжения питания ЦАП до 5 В. Однако при этом возрастает погрешность ЦАП.

Рис. 7. Схема ЦАП на микросхеме КР572ПА1.

Основными параметрами ЦАП являются:

n- число разрядов управляющего кода;

tуст — время установления выходного напряжения;

Iвых — максимальный выходной ток;

dлн — нелинейность преобразования ЦАП; Uп — напряжение питания;

Uоп — опорное напряжение.

| следующая лекция ==>
Лекция 22. Счетчики | Лекция 24. Аналого-цифровые преобразователи

Дата добавления: 2016-09-20 ; просмотров: 2217 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Сайт СТУДОПЕДИЯ проводит ОПРОС! Прими участие 🙂 — нам важно ваше мнение.

Лекция 12. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи

Тема IV. Комбинационные устройства

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) предназначены для преобразования цифровой информации в аналоговую форму в виде напряжения (иногда тока). Их используют в системах управления технологическими процессами, в аналоговых микропроцессорах, в дисплеях, графопостроителях, робототехнике.

Цифро-аналоговое преобразование состоит в том, что для входного параллельного n-разрядного кода

X = X12 –1 + X22 –2 +. + Xi2 i +. + Xn2 n ,

где Xi — цифры 0 или 1, а 2 i — вес i-го разряда, сначала получают ток пропорциональный значению числа X, а затем преобразуют его в выходное напряжение. Значение тока IX определяется суммой эталонных токов Ii, создаваемых для каждого разряда числа

причем суммируются токи только тех разрядов, для которых Xi = 1. Значения эталонов тока Ii пропорциональны весу позиции двоичного числа и уменьшаются в два раза при переходе от старшего i-го разряда к соседнему младшему с номером i + 1.

12.1.1. Схемы цифро-аналоговых преобразователей. Структура ЦАП включает резистивную или транзисторную матрицу для формирования эталонных токов; ключи для коммутации эталонных токов согласно входному коду к общей точке суммирования; операционный усилитель (ОУ) для преобразования тока IX в выходное напряжение; вспомогательные схемы для согласования с входными уровнями сигналов; стабилизированный источник опорного напряженияUоп.

Резистивные матрицы строят или из набора двоично-взвешенных по номиналам резисторов, или в виде лестничной (многозвенной) цепочки резисторов лишь двух номиналов R-2R. Схема ЦАП с резистивной матрицей на основе двоично-взвешенных сопротивлений вида R-2R-. -2 n –1 R показана на (рис. 4.29). В этой схеме сопротивление резисторов матрицы удваивается при переходе от старшего разряда к младшему, а эталонные токи уменьшаются в два раза. Например, если для первого, самого старшего разряда принять значение тока I1 = 1мА, то для второго разряда I2 = 0,5мА, для третьего I3 = 0,25мА и т. д.

Рис. 4.29. Схема ЦАП с взвешенными резисторами

Ключи K1Kn управляются уровнями напряжений, отображающих цифры нуль “0” и один “1” соответствующих разрядов входного кода. Источник опорного напряжения Uоп чаще всего бывает внешним, однако в некоторых случаях его встраивают в микросхему ЦАП. На входе ОУ всегда имеется практически нулевой потенциал, поэтому суммирование разрядных токов определяется соотношением

IX = X1 +X2 +X3 +…+Xn =

= (X1 + 2 –1 X2 + 2 –2 X3 +…+ 2 –(n–1) Xn) = 2 –(i–1) . (4.44)

Напряжение на выходе ЦАП рассчитывают по формуле

Uвых = –IxRос = –Uоп2 i , (4.45)

где Rос = R/2 — сопротивление в цепи обратной связи усилителя.

Пример 4.1. Рассчитать напряжение на выходе ЦАП при преобразовании входного шестиразрядного цифрового кода Х = 101011. Опорное напряжение Uоп = 10В. На основе выражения (4.45) имеем:

Uвых = –10(12 –1 + 02 –2 + 12 –3 + 02 –4 + 12 –5 + 12 –6 ) = –10(2 –1 + 2 –3 + 2 –5 + 2 –6 ) = –6,72В.

Основной недостаток рассмотренной структуры ЦАП — это огромный диапазон сопротивлений матрицы, особенно при большой разрядности входного кода. Схема ЦАП на основе лестничной матрицы R-2R показана на (рис. 4.30). Здесь используются резисторы только двух номиналов, с помощью которых реализуются соотношения (5.44) и (5.45), то есть при переходе от старшего разряда к младшему эталонный ток уменьшается в два раза.

Рис. 4.30. Схема ЦАП с матрицей R-2R

Для быстродействующих ЦАП токовые ключи строят на диодах и биполярных транзисторах; для преобразователей среднего и низкого быстродействия используют ключи на КМОП-структурах. Схема диодного ключа, который можно использовать в рассмотренных схемах ЦАП, показана на (рис. 4.31 а).

Читайте также:  Сварочный аппарат телвин 164

Рис. 4.31. Схема ключа: а — схема; б — входной сигнал i-го разряда

Входной сигнал Ux,i, отображающий цифру в разряде входного кода, является двуполярным: положительный уровень (лог. “1”) закрывает диод VD1 и эталонный ток Ii через диод VD2 поступает на вход ОУ; отрицательный уровень (лог. “0”) закрывает диод VD2 и ток Ii замыкается на источник входного сигнала Ux,i.

В схемы ЦАП часто встраивают генераторы токов (ГТ), предназначенные для термостабилизации токов. Один из вариантов ГТ с обратной связью показан на (4.32).

Рис. 4.32. Схема ГТ с узлом управления

В этой схеме транзисторы VT1-VT4 стабилизируют токи резистивной матрицы R-2R-4R-8R. Вспомогательный транзистор VT0 вместе с усилителем образуют схему управления, которая стабилизирует токи транзисторов VT1-VT4. Изменение эталонных токов от расчетных величин контролируется по току коллектора транзистора VT0, идентичного транзисторам VT1-VT4 и находящегося с ними в одинаковых температурных условиях. Если через коллектор транзистора VT0 протекает заданный ток Iк, то сигнал коррекции с выхода ОУ не будет поступать на базы транзисторов VT0-VT4 (баланс ОУ) и режим работы транзисторов не изменится. При отклонении Iк от заданного значения на базы транзисторов VT1-VT4 будет подаваться сигнал коррекции.

12.1.2. Двоичные коды, используемые в цифро-аналоговых преобразователях. Ввод информации в ЦАП осуществляется, в основном, в параллельном коде. В ЦАП используют три основных двоичных кода: прямой, смещенный и дополнительный (рис. 4.33). Прямой код удобен при преобразовании сигналов следящих систем, так как при переходе через нуль не меняются старшие разряды кода, что позволяет реализовать линейный переход от малых положительных к малым отрицательным выходным напряжениям. Для преобразования положительных и отрицательных кодов используют знаковый разряд, который управляет переключением выходного напряжения ЦАП (4.33 а).

Рис. 4.33. Выходные напряжения ЦАП для кодов:

а — прямого; б — смещенного; в — дополнительного

Для исключения из схемы ЦАП коммутирующих элементов используют смещенный код, который является наиболее простым (рис. 4.33 б). В дополнительном коде (рис. 4.338 в) положительные числа преобразуются так же, как и в прямом коде, а отрицательные — двоичным дополнением соответствующего положительного числа (инверсия всех разрядов с последующим добавлением единицы в младший разряд).

12.1.3. Умножающие цифро-аналоговые преобразователи. Цифро-аналоговые преобразователи могут работать с постоянным или переменным опорным напряжением. Преобразователи, работающие с переменным напряжением Uоп, называются умножающими. Операция умножения выполняется схемой ЦАП непосредственно в виде:

где Xвх1 = Uоп, Xвх2 = X(X1, X2,… Хn). На основе выражения (4.46) воспроизводится операция умножения аналогового сигнала Xвх1 на цифровой код Xвх2.

Производительность вычислительных систем повышается, если на входах используются ЦАП, которые реализуют умножение аналоговых и цифровых сигналов Цифро-аналоговые преобразователи могут быть одно— и многоканальными, что достигается объединением в одной БИС нескольких идентичных преобразователей, работающих независимо друг от друга, либо использованием на входах и выходах ЦАП коммутаторов аналоговых и цифровых сигналов.

Структура многоканального умножающего ЦАП показана на (рис. 4.34).

Рис. 4.34. Структура многоканального умножающего ЦАП

Коммутаторы аналоговых каналов АК1 и АК2 и мультиплексор цифровых каналов MUX управляются трехразрядными адресными кодами: A3A2A1, B3B2B1 и C3C2C1 соответственно. Если A3A2A1 = 011 и C3C2C1 = 110, то получим для выхода с адресом B3B2B1 = 100 значение операции умножения Uвых4 = Uвх3Xвх6.

Изменяя кодовые комбинации на адресных входах, можно получить любое произведение вида:

В умножающих ЦАП в основном используются токовые ключи на МОП-транзисторах в режимах малых напряжений и токов, что дает им возможность работать с опорным напряжением произвольного знака и формы. Выходной сигнал такого ЦАП может располагаться в любом из четырех квадрантов в зависимости от знаков, принимаемых сомножителями.

12.1.4. Основные параметры и характеристики цифро-аналоговых преобразователей. Основными параметрами ЦАП являются число разрядов входного цифрового кода, разрешающая способность, погрешности преобразования, диапазон выходных сигналов, динамические параметры (табл. 4.8).

Число разрядовn входного кода для различных типов ЦАП составляет от восьми до восемнадцати. Число разрядов определяет максимальное количество кодовых комбинаций на входе ЦАП, равное 2 n .

Диапазон изменения выходного напряжения (без учета знака) определяется из соотношения (4.45) при Xi = 1, i = 1, 2. n:

Uвых max = Uоп(2 –1 + 2 –2 +. + 2 n ) = Uоп(1 – 2 n ),

если n = 10, Uоп = 10В, то Uвых max = 10B.

Разрешающая способностьh характеризуется минимальным квантом выходного напряжения, который соответствует изменению входного кода на единицу младшего разряда: h = Uоп/2 n = 10мВ для предыдущего примера.

Абсолютная погрешность преобразования δA — отклонение выходного напряжения от расчетного в конечной точке характеристики преобразования. Типичная погрешность ЦАП не превышает ±1/2 младшего разряда.

Нелинейность δл — максимальное отклонение реальной характеристики преоб­разования от теоретической (прямой линии, соединяющей точку нуля и минимального выходного сигнала).

Дифференциальная нелинейность δлд — максимальное отклонение разницы двух аналоговых сигналов соседних кодов от значения младшего разряда.

Параметры δA, δл и δлд выражаются в долях младшего разряда или в процентах от полной шкалы выходного напряжения.

Время установленияtуст — интервал времени от подачи входного кода до момента достижения выходным сигналом установившегося значения с заданной погрешностью (обычно ±1/2 младшего разряда). Это время определяет общее быстродействие ЦАП.

В зависимости от значений параметров выделяют прецизионные (δл

| следующая лекция ==>
Оборудование для отделения жира | Аналого-цифровые преобразователи

Дата добавления: 2014-01-04 ; Просмотров: 1200 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Ссылка на основную публикацию
Централизованное горячее водоснабжение это
Отличительной чертой централизованного горячего водоснабжения является непрерывное поступление горячей воды к водоразборным приборам. В современных системах теплоснабжения набольшее распространение получило...
Цветение орхидеи в домашних условиях зимой
Повальное увлечение орхидеями, пожалуй, прошло. Но эти экзотические растения до сих пор остаются невероятно популярными. Информации о них довольно много,...
Цветная капуста в соевом соусе
Просто, быстро, вкусно! Ингредиенты для «Брокколи и цветная капуста с соевым соусом»: Брокколи — 200 г Капуста цветная — 200...
Центры транспортного машиностроения в россии города
Машиностроение является одной из ведущих отраслей промышленности России. Оно имеет многоотраслевой динамичный характер, отражая в своей структуре изменения потребностей хозяйства...
Adblock detector