Цифроаналоговые преобразователи

Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) предназначены для преобразования цифровых кодовых сигналов в квантованную аналоговую величину. ЦАП имеет входов, где число разрядов входного кодового сигнала, и один аналоговый выход. Простейшая принципиальная схема ЦАП со взвешенным суммированием токов на операционном усилителе приведена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Принципиальная схема ЦАП с взвешенным

суммированием токов

Основу ЦАП составляет эталонный источник опорного напряжения , подключенный через матрицу резисторов и ключи к инвертирующему входу операционного усилителя (ОУ). Ключи управляются сигналами цифрового кода, причем при подаче на вход ключа сигнала, соответствующего логической единице ключ замкнут, при этом на соответствующий резистор подается опорное напряжение . В результате на входе операционного усилителя течет ток, который преобразуется в выходное напряжение, обратно пропорциональное сопротивлению подключенной ветви. Если величина сопротивления меняется в соответствии с двоичным кодом, то выходное напряжение будет пропорционально двоичному коду входного цифрового сигнала. Недостатком этой схемы является то, что ее точность зависит от абсолютной точности опорного напряжения и резисторов. Поскольку значения резисторов в соседних ветвях различаются в два раза, их сопротивления могут достигать большой величины, что затрудняет их изготовление и согласование в широком диапазоне температур.

На рисунке 3.2 приведен ЦАП, собранный по схеме R-2R. Поскольку вход усилителя имеет виртуальное заземление, ток в каждом узле делится пополам. Следовательно, ток в суммирующем узле определяется двоичным кодом в соответствии с числом подключенных ветвей. В схеме используется большее число резисторов, но ее точность выше, так как здесь используется всего два номинала сопротивлений, что упрощает их изготовление и согласование в широком диапазоне температур. Другим преимуществом приведенной схемы является то, что полное сопротивление на входе ОУ не меняется, что снижает погрешность ЦАП при вариации характеристик усилителей.

Рисунок 3.2 – Принципиальная схема ЦАП R-2R