Основные параметры ЦАП.

Общие сведения и классификация ЦАП.

Тема 8.3. Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП).

План:

1. Общие сведения и классификация ЦАП.

2. Основные параметры ЦАП.

3. Упрощенные схемы ЦАП.

4. ЦАП со сложением токов на резистивной матрице типа R-2R.

ЦАП - это электронное устройство, предназначенное для преобразования цифровой информации в аналоговую. Они используются для формирования сигнала в виде напряжения или тока, функционально связанного с управляющим кодом. В большинстве ЦАП эта функциональная зависимость линейна. ЦАП используются во многих устройствах ВТ, таких как принтер, модем (сетевые карты), монитор (видеокарты), динамики (звуковые карты). ЦАП также используют в качестве узлов обратной связи и устройствах сравнения цифровых величин с аналоговыми.

Классификация ЦАП:

I. По принципу действия:

1) ЦАП со сложением токов.

2) ЦАП с делением напряжения.

3) ЦАП со сложением напряжений.

II. По виду выходного сигнала:

1) ЦАП с выходом по току.

2) ЦАП с выходом по напряжению.

III. По полярности выходного сигнала:

1) Однополярные ЦАП

2) Двухполярные ЦАП.

IV. По виду входного кода:

1) Двоичный.

2) Двоично-десятичный.

3) Любой другой.

V. По виду источника опорного напряжения:

1) С постоянным опорным напряжением.

2) С изменяющимся опорным напряжением.

Области применения ЦАП достаточно широки. Они применяются в системах передачи данных, в измерительных приборах, в испытательных установках, в синтезаторах напряжения, в генераторах сложных функций, для формирования изображения на экране дисплея и т.д. Поэтому разработано большое количество различных ИМС ЦАП.

Все параметры ЦАП можно разделить на статические и динамические.

Статические параметры:

1) Разрешающая способность ЦАП - это величина, обратная максимальному количеству градаций выходного сигнала (градация - это постепенный переход от одного значения к другому). Иногда разрешающую способность ЦАП оценивают выходным напряжением при изменении входного кода на 1 в младшем разряде. Очевидно, что чем больше разрядность ЦАП, тем выше разрешающая способность.

2) Погрешность преобразования ЦАП. Она бывает:

а) Дифференциальная погрешность.

б) Погрешность нелинейности.

С ростом входного кода ЦАП растет и выходное напряжение, однако при увеличении напряжения могут возникнуть отклонения от линейной зависимости.

Дифференциальной погрешностью называют максимальное отклонение от линейности для двух ближайших значений входного цифрового кода.

Погрешностью нелинейности называют максимальное отклонение выходного напряжения от идеальной прямой на всем диапазоне преобразования.

3) Напряжение смещения нуля - оно определяется выходным напряжением при входном коде, равном нулю.

Динамические параметры:

1) Время установления выходного сигнала - это интервал времени от подачи входного кода до вхождения выходного сигнала в заданный диапазон, определяемый погрешностью.

2) Максимальная частота преобразования - это наибольшая частота дискретизации, при которой все параметры ЦАП соответствуют заданным значениям.

По совокупности параметров ЦАП принято делить на 3 группы:

1) ЦАП общего применения.

2) Быстродействующие ЦАП.

3) Прецизионные ЦАП.

Быстродействующие ЦАП имеют время установления <100нс. К прецизионным относятся ЦАП, которые имеют погрешность нелинейности <0,1%.