ЦАП с матрицей R-2R с выходом по напряжению

Схема преобразователя приведена на рис. 120.

Рис. 120. Схема ЦАП с выходом напряжению

Здесь выход матрицы используется в виде потенциалов, поэтому она должна работать на сопротивление нагрузки, стремящееся к бесконечности, что и обеспечивается неинвертирующим включением ОУ, у которого:

,

(179)

где .

Одновременно он обеспечивает малое выходное сопротивление по отношению к внешней нагрузке.

.

(180)

И выходное напряжение равно:

,

(181)

где .

Чтобы доказать, что выходное напряжение изменяется по двоичному закону, достаточно доказать, что потенциал точки А изменятся по двоичному закону.

Цифровой код управляет цифровыми элементами поэтому при входном коде 1000 ключевой элемент кэ₀ будет замкнут на источник опорного напряжения, а остальные ключи на землю.

Рис. 121. Эквивалентная схема для кода 1000

При коде 0100 кэ₁ будет замкнут на источник опорного напряжения, а остальные ключи на землю.

Рис. 122. Эквивалентная схема для кода 0100

, .

Далее, аналогично не сложно показать, что при коде 0010 потенциал точки А будет равен , а при коде 0001 – . Поэтому аналогично по двоичному закону будет меняться и выходное напряжение всей схемы.

Контрольные вопросы

1. Поясните влияние напряжения смещения на характеристику преобразования ЦАП.

2. Основные параметры ЦАП.

3. ЦАП с матрицей R-2R с выходом по напряжению.

4. ЦАП с матрицей R-2R с выходом по току.

Лекция 16. Аналого-цифровые преобразователи

План лекции

1. Основные характеристики и классификация аналого-цифровых преобразователей.

2. Аналого-цифровые преобразователи последовательного счета.

Основные характеристики и классификация аналого-цифровых

преобразователей

.

Для выбора требуемого аналого-цифрового преобразователя (АЦП) необходимо знать основные характеристики преобразователей и представлять возможности различных методов преобразования.

АЦП – это функциональный блок, служащий для преобразования исходной аналоговой величины в соответствующий ей эквивалентный цифровой код.

АЦП являются, как правило, линейными устройствами, в них соблюдается линейное соотношение между значениями аналогового сигнала и соответствующего ему цифрового кода. Разрабатываются также преобразователи, в которых может осуществляться некоторая нелинейная характеристика преобразования..

Разрешающая способность – это число разрядов (n) выходного кода преобразователя.

В общем случае число разрядов выхода преобразователя определяется как двоичный логарифм от максимального числа кодовых комбинаций на выходе преобразователя.

Нелинейность S_L – характеризует степень отклонения выходного значения сигнала от идеального. Под идеальным значением подразумевается «наилучшая» линия, соединяющая начальную и конечную точки характеристики преобразования.

Рис. 123. Характеристика преобразования АЦП

Для АЦП прямая линия проходит через точки характеристики преобразования, которые делят пополам расстояние между значениями уровней квантования.

Быстродействие АЦП – характеризуется той максимальной скоростью, с которой можно получить очередной результат преобразования. Характеризуется временем преобразования.

– время преобразования – это время, затрачиваемое на получение одного нового цифрового отчета входного напряжения.

– время, отводимое непосредственно на выполнение алгоритма.

– время приведения АЦП в исходное состояние.

Апертурное время – время неопределенности между значением выборки и моментом времени, к которому оно относится. Характеризует апертурную погрешность преобразования.

Например. Неизвестно, будет ли выходной код отображать сигнал, относящийся точно к концу периода преобразования. Это зависит от алгоритма преобразования и наличия устройства выборки-хранения (УВХ).

Кроме указанных характеристик для АЦП вводятся ещё ряд параметров, характеризующих степень постоянства масштабного коэффициента передачи по диапазону относительно идеальной характеристики преобразования:

- Погрешность смещения нуля определяет сдвиг характеристики реального АЦП по отношению к идеальному.

- Погрешность коэффициента передачи – величина, характеризующая отклонение крутизны характеристики преобразования от идеальной прямой.

Дополнительно вводятся также: временные и температурные погрешности.