Цап: назначение, принцип действия, основные параметры и области применения

1. Цап: назначение, принцип действия, основные параметры и области применения.

ЦАП служат для передачи информации от цифровых частей электрической схемы к аналоговым. В них величина, заданная двоичным или двоично-десятичным числом преобразуется в пропорциональный уровень напряжения или тока. Дискретности изменения выходной аналоговой величины зависит от числа разрядов ЦАП. Работа ЦАП может быть описана математически, представлена в виде таблицы истинности или характеристики преобразования, т.е. зависимости значений выходной аналоговой величины от значений входного кода.

[pic 1]

К основным параметрам ЦАП относят:

-время установления выходного сигнала tуст – интервал времени от подачи входного кода до вхождения выходного сигнала в заданные пределы, определяемые погрешностью. В быстродействующих ЦАП tуст <100нс.

-разрешающая способность преобразования (номинальное значение шага квантования) – наименьшее изменение выходной аналоговой величины при изменении выходного кода на единицу Uвых=∆U*Nвх. Чем выше разрядность ЦАП, тем выше разрешающая способность.

По способу формирования Uвых в зависимости от цифрового входного кода все ЦАП делят:

1)с суммированием токов;

2)с суммированием напряжений;

3)с делением напряжений.

Наибольшее распространение получили схемы 1) и 3). 1) делятся на 2 типа:

-с использованием взвешенных резисторов;

-многозвенные цепочки резисторов R-2R (матрицы типа R-2R или цепочки лестничного типа).

1. Цап на основе матрицы двоично-взвешенных резисторов.

[pic 2]

bi-двоичный код

B=b3b2b1b0 - n-разрядное число

Uвых=[pic 3] [pic 4]N10=B2

Такие ЦАП по способу формирования Uвых в зависимости от цифрового входного кода относят к ЦАП с суммированием токов.

При разработке интегральных схем наибольшую трудность составляет создание высокоточных резисторов с сильно-различающимися сопротивлениями. Для обозначения ЦАП используют суффикс ПА: 594ПА1-12-ти разрядный ЦАП (время установки = 3,5 мкс); 1108ПА1-10-ти разрядный (tуст=0,4мкс). tуст определяется типом используемых ключей. Снизить tуст можно использованием ЭСЛ-ключей.

1. Цап на основе матрицы лестничного типа.

[pic 5]

RВ=R Uвых=[pic 6] 

В точках1,2,3,4 – будет делится по ветвям [pic 7]

В многоразрядных ЦАП используют матрицу типа R-2R, которая осуществляет деление напряжения. Такие ЦАП по способу формирования Uвых в зависимости от цифрового входного кода относят к ЦАП с суммированием токов.

При увеличении числа разрядов токи уменьшаются и становятся соизмеримыми с собственными шумами используемых элементов.

Для обозначения ЦАП используют суффикс ПА: 572ПА1 – 10-ти разрядный; 572ПА2 – 12-ти разрядный.

В многоразрядных ЦАП используются несколько видов ЦАП однотипных с меньшей разрядностью и последующим суммированием.