ЦAП на основі матриці резисторів R-2R.

Принцип роботи цього ЦАП не відрізняється від принципу роботи вже розглянутого ЦАП. Функціонування ЦАП на матриці резисторів . Його відмінність полягає лише у схемі матриці резисторів, яка тут також виконує функцію забезпечення вагового множника на двійкових входах ЦАП. Перевага матриці типу − у простоті її виготовлення, бо для неї досить мати лише два номінали резисторів і замість їх широкого діапазону. Даний тип ЦАП через таку властивість є економічно вигіднішим і тому його матрицю резисторів разом з комутатором на КМОН-ключах виготовляють в інтегральному виконанні (наприклад, мікросхеми К572ПАІ, 594ПАІ).

На рис.7.4 зображено схему n-розрядного ЦАП з матрицею резисторів , в якій показано можливість застосування ЛЕ 2I як комутаторів рівнів (0 або 1) на розрядових лініях матриці залежно від комбінації вхідного коду . Тут ОП виконує функцію суматора-підсилювача зважених на резистивному багатоступеневому подільнику та просумованих у точці струмів.

Розглянемо роботу ЦАП при дозволяючому рівні на об’єднаних входах ЛЕ, на інші входи яких подається двійковий код: . У даній схемі опорною напругою − якою живиться матриця , в напруга на виході (одного або більше залежно від ), ЛЕ при . Отже, на потенційних виводах резисторів , що приєднані до ЛЕ, відповідно до коду буде при або при всіх .

При для всіх резисторів з’являється спільна нульова шина (у тому числі і у резистора , що знаходиться між точками і , бо точка має віртуальний нуль ОП). Отже, у точці відносно нульового потенціалу еквівалентний спір матраці дорівнює , і оскільки напруга на вході ОП відсутня (нульова), .

На рис.7.5 розглянуто еквівалентні схеми матраці резисторів для чотирьох різних випадків вхідного коду:

а) для ,

б) для ,

в) для ,

г) для .

При появі одиниці лише у старшому розряді, тобто при (рис.7.5, а) коефіцієнт передачі такої схеми подільника у точці дорівнює . При (рис.7.5, б) отримуємо половину коефіцієнта передачі попередньої схеми, тобто , а при (рис.7.5, в) − половину від останнього, тобто тощо. У разі появи молодшого розряду (МР) на виході ЦАП з’явиться напруга , що відповідає елементарному кванту.

Рис. 7.4. ЦАП на матриці резисторів R-2R.

а) б) в)

г)

Рис. 7.5. Розрахунок матриці резисторів.

Отже, у результаті переміщення одиниці від старшого розряду (СР) до молодшого розряду (МР) резистори матриці утворюють числовий (двійковий) ряд розрядів вхідного регістру n-розрядного ЦАП

,

постійним коефіцієнтом якого є число .

При еквівалентний опір матриці мінімальний, причому у менший за , що забезпечує на виході ЦАП

. (7.8)

Таким чином, при на виході n-розрядного ЦАП на основі матриці отримуємо напругу:

, (7.9)

а якщо задати , то

. (7.10)

Особливістю розглянутої схеми ЦАП з використанням ЛЕ є те, що його швидкодія визначатиметься швидкістю перемикання ЛЕ та значенням паразитних ємностей матриці резисторів. ЦАП даного типу легко реалізувати за допомогою напівпровідникової та гібридної інтегральної технології тому, що матриця займає мінімальну площу на поверхні кристалу і дозволяє знизити до мінімуму розподілені паразитні параметри резисторів та з’єднувальних провідників.

До різновидів ЦАП належать схеми, в яких використовуються комутатори розрядних струмів на активних елементах (генераторах струму), зокрема на біполярних (або КМОН) транзисторах (ключах). Перевагою ЦАП на струмових ключах є висока швидкодія, що зумовлена малими значеннями сталих часу та прискореним перезарядом паразитних ємностей.