Цифроаналоговые преобразователи
Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) предназначены для преобразования цифровых сигналов в аналоговые. Такое преобразование необходимо, например, при восстановлении аналогового сигнала, предварительно преобразованного в цифровой, для передачи на большое расстояние, в устройствах измерительной техники и ряде других случаев. Другой пример использования такого преобразования – получение управляющего сигнала при цифровом управлении устройствами, режим работы которых определяется непосредственно аналоговым сигналом (например, при управлении двигателями). К основным параметрам ЦАП относят: разрешающую способность, время установления, погрешность нелинейности. Разрешающая способность – величина, обратная максимальному числу шагов квантования выходного аналогового сигнала. Время установления – интервал времени от подачи на вход до момента, когда выходной сигнал войдет в заданные пределы, определяемые погрешностью. Погрешность нелинейности – максимальное отклонение графика зависимости выходного напряжения от напряжения, задаваемого цифровым сигналом, по отношению к идеальной прямой во всем диапазоне преобразования. Как и рассматриваемые ниже аналого-цифровые преобразователи (АЦП), ЦАП являются «связующим звеном» между аналоговой и цифровой электроникой. Существуют различные принципы построения ЦАП. Рассмотрим наиболее используемые из них. На рис. 14.1 приведена схема ЦАП с суммированием весовых токов. Рис. 14.1 Ключ S5 замкнут только тогда, когда разомкнуты все ключи S1...S4 (при этом = 0). U0 – опорное напряжение. Каждый резистор во входной цепи соответствует определенному разряду двоичного числа. По существу этот ЦАП – инвертирующий усилитель на основе операционного усилителя. Проведем анализ работы такой схемы. Так, если замкнут один ключ S1,то , что соответствует единице в первом и нулям в остальных разрядах. Из анализа схемы следует, что модуль выходного напряжения пропорционален числу, двоичный код которого определяется положением ключей S1...S4. Токи ключей S1...S4 суммируются в точке «а», причем токи различных ключей различны (имеют разный «вес»). Это и определяет название схемы. Из вышеизложенного следует, что , т.е. , ( 14.1) где (i = 1, 2, 3, 4) принимает значение 1, если соответствующий ключ замкнут, и 0, если ключ разомкнут. Состояние ключей определяется входным преобразуемым кодом. Схема проста, но имеет недостатки: значительные изменения напряжения на ключах и использование резисторов с сильно отличающимися сопротивлениями. Требуемую точность этих сопротивлений обеспечить затруднительно. Рассмотрим ЦАП на основе резистивной матрицы R – 2R (матрицы постоянного сопротивления) (рис. 14.2). Рис. 14.2 В схеме использованы так называемые перекидные ключи S1...S4, каждый из которых в одном из состояний подключен к общей точке, поэтому напряжения на ключах невелики. Ключ S5 замкнут только тогда, когда все ключи S1...S4 подключены к общей точке. Во входной цепи использованы резисторы всего с двумя различными значениями сопротивлений. Из анализа схемы можно увидеть, что и для нее модуль выходного напряжения пропорционален числу, двоичный код которого определяется состоянием ключей S1...S4. Анализ легко выполнить, учитывая следующее. Пусть каждый из ключей S1...S4 подключен к общей точке. Тогда, как легко заметить, напряжение относительно общей точки в каждой следующей из точек «а»...«d» в 2 раза больше, чем в предыдущей. К примеру, напряжение в точке «b» в 2 раза больше, чем в точке «а» (напряжения , , и в указанных точках определяются следующим образом: = ; = /2; = /4; = /8). Допустим, что состояние указанных ключей изменилось. Тогда напряжения в точках «а»...«d» не изменятся, так как напряжение между входами операционного усилителя практически нулевое. Из вышеизложенного следует, что: т.е. , (14.2) где (i = 1, 2, 3, 4) принимает значение 1, если соответствующий ключ замкнут, и 0, если ключ разомкнут. Приведем схему ЦАП для преобразования двоично-десятичных чисел (рис. 6.3).
Рис. 14.3
Для представления каждого разряда десятичного числа используется отдельная матрица R–2R (обозначены прямоугольниками). Z1...Z4 обозначают числа, определенные состоянием ключей каждой матрицы R – 2R. Принцип действия становится понятным, если учесть, что сопротивление каждой матрицы равно R и выполнить анализ фрагмента схемы, представленного на рис. 14.4. Рис. 14.4 Из анализа следует, что , где . Следовательно, . С учетом этого получим . (14.3) Наиболее распространенными являются ЦАП серий микросхем 572, 594, 1108, 1118 и др. В табл. 14.1 приведены параметры некоторых ЦАП. Таблица 14.1
Популярное: Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (258)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |