Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)

(ЦАП) – устройство, осуществляющее преобразование цифрового сигнала в аналоговый. Схема простейшего ЦАП показана на рис.6 и является частным случаем суммирующего усилителя, рассмотренного в предыдущем разделе.

В общем случае -разрядного ЦАП на его вход поступает двоичный n-разрядный цифровойсигнал. Этот сигнал управляет электронными ключами, посредством которых к общей точке схемы А подключаются или не подключаются цепей тока. В схеме электронные ключи показаны в виде механических ключей. Величина тока в каждой цепи равна , где (0,1,.., n–1) – номер цепи, а – величина источника постоянного эталонного напряжения, соответствующая логической единице того цифрового сигнала, который поступает на вход ОУ.

Входной цифровой сигнал bn-1 b0 b1 Rn-1 Uэт Rос R1 R0 Uвых

Рис.6. Схема цифро-аналогового преобразователя

Так как двоичный n-разрядный цифровойсигнал представляет собой набор из величин постоянного напряжениядвух уровней – высокого (логическая единица) и низкого (логический нуль), то он может быть описан -разрядным двоичным числом . Поэтому в ЦАП преобразование цифрового сигнала в аналоговый производится по известному правилу перевода двоичного числа в десятичное:

(10)

Здесь – цифра в разряде числа с номером , которая может принимать значения ноль или единицу

Например, перевод числа 1101₂ в десятичную систему, в соответствии с (10), будет выглядеть так:

.

Согласно (9) и (10) напряжение на выходе ЦАП будет равно

,

(10а)

где переменные описывают состояние ключей: замкнут ( =1), разомкнут ( =0). Очевидно, нормирующие резисторы должны иметь величины , чтобы коэффициенты в сумме (10а) были равны , где номер разряда двоичного числа.

Погрешность преобразования ЦАП, как любого сумматора, определяется главным образом неточностью величин сопротивлений весовых резисторов и их зависимостью от температуры. Поэтому для снижения погрешности в схемах ЦАП используются эталонные резисторы с одинаковым температурным коэффициентом сопротивления.