Принцип ЦА-перетворення. Параметри ЦАП.

Основне призначення ЦАП − автоматичне перетворення (декодування) двійкових кодів на еквівалентні їм значення будь-якої фізичної величини (напруги або струму). Кількісний зв’язок між вхідним числовим, переважно двійковим, кодом і його аналоговим еквівалентом, наприклад напругою для довільного моменту часу визначається за співвідношенням:

(7.1)

де − крок квантування за рівнем напруги, тобто “вага” одного дискрету напруги, якій відповідає один двійковий розряд;

і набуває значення 0 або 1; − похибка перетворення.

З цих виразів легко визначити вагу одного дискрету вихідної напруги , який відповідає одиниця молодшого цифрового розряду. Якщо відомі мінімальне i максимальне значення вихідної напруги , яка для різного типу n-розрядного ЦАП може мати різну полярність, то:

. (7.2)

Для цього випадну цифровий код на вході ЦАП буде визначатись як:

. (7.3)

Основними параметрами ЦАП є динамічний діапазон зміни вхідних та вихідних значень, швидкодія і похибка перетворення.

Динамічні діапазони за входом () i виходом () при лінійному ЦА-перетворенні мають одне і те саме значення, яке виражають або числом розрядів цифрового коду, або в децибелах, при: динамічний діапазон:

, (7.4)

де і − допустимі абсолютні похибки відхилення значень статичної характеристики від лінійного закону.

Швидкодію ЦА-перетворення визначають такі часові параметри:

час перетворення − інтервал часу, протягом якого відбувається акт однозначного перетворення код-аналог;

частота квантування − величина, що обернена періоду квантування, тобто інтервалу часу між сусідніми послідовними перетвореннями.

Статична характеристика трирозрядного ЦАП з використанням прямого коду, що функціонує за наведеною таблицею істинності (табл.15), показана на рис.7.1.

Схеми ЦАП виготовляють здебільшого в інтегральному виконанні, причому з метою використання їх у мікропроцесорній техніці.

Рис. 7.1. Статична характеристика трирозрядного ЦАП.

Серед рівних способів ЦА-перетворення широке використання знайшли ЦАП, спільною ознакою яких в наявність матриці резисторів з вихідним (аналоговим) суматором на операційному підсилювачі ОП (рис.7.2). Матриця резисторів призначена для “зваження” цифрового сигналу, який подано паралельним кодом залежно від його двійкового розряду. Через те що при різних способах з’єднання резисторів такі схеми нагадують сходинки, матрицю іноді називають багатоланковою резистивною схемою сходинкового типу. Для реалізації ЦА-перетворення переважно використовують два типи матриці резисторів:

1) складеної з двійково-зважених резисторів,

2) постійного імпедансу типу .

Таблиця 15

Рис. 7.2. Спрощена структура ЦАП.