ЦАП типа R-2R.

ЦАП на резистивной матрице R-2R. Указанные недостатки отсутствуют в схеме на матрице R-2R, представленной на рис.28.4, а. Здесь используются так называемые перекидные ключи, соединяющие нижние выводы сопротивлений 2R к общему проводу в любом положении.

В схеме весовые коэффициенты преобразователя задаются с помощью последовательного деления опорного напряжения с помощью резистивной матрицы постоянного импеданса (так называемой матрице R-2R). Каждый последующий каскад делит входное напряжение на два. В этом легко можно убедиться, проанализировав принцип построения ступени резистивной матрицы. Каждый последующий каскад нагружен на сопротивление 2R, которое соединено параллельно с выходным сопротивлением каскада, равным также 2R. Параллельное соединение сопротивлений 2R равно R. Таким образом получается, что последовательно включены два сопротивления величиной R, которые дают уменьшение сигнала в два раза.

Благодаря близкому к нулю сопротивлению ключей S_i нижние выводы резисторов при любом положении ключей находятся под потенциалом общей шины схемы. Благодаря этому ИОН нагружен всегда на постоянное сопротивление схемы, что гарантирует неизменность опорного напряжения при любом входном коде.

Поскольку нижние выводы резисторов 2R матрицы при любом состоянии ключей S_i соединены с общей шиной через низкое сопротивление замкнутых ключей, напряжения на ключах остаются небольшими. Это упрощает построение ключей и схем управления ими и позволяет использовать широкий диапазон опорных напряжений, в том числе и различной полярности. Преобразователи такого типа можно использовать для умножения аналогового сигнала, подаваемого на вход опорного напряжения на цифровой код. Такие ЦАП получили название перемножающих.

ЦАП на основе матрицы R-2R представлен на рис.28.5. Преобразователь тока в напряжение выполнен на базе ОУ. Так как ОУ включен по схеме с ООС, а резистивная матрица подключена к инвертирующему входу ОУ, то в точке подключения будет виртуальный ноль. Следовательно, при любом положении ключей нижние выводы резисторов 2R будут подключены практически к общему проводу.

Анализ схемы показывает, что модуль выходного напряжения пропорционален числу, двоичный код которого определяется состоянием ключей S_i:

U_ВЫХ = – – – – ;

U_ВЫХ = – U_ОП (8S₃ + 4S₂ + 2S₁ + S₀). (28.4)

По данной схеме построен интегральный ЦАП 572ПА1 (зарубежный аналог – AD7520), являющийся по существу схемой, на основе которой построены многие современные серийные модели ЦАП.

К недостаткам схемы можно отнести то, что весовые токи формируются резисторами небольшого сопротивления и зависят от сопротивления ключей и нагрузки.