WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Паралельні ЦАП - Реферат

Паралельні ЦАП - Реферат

Для ЦАП на МДН-ключах з врахуванням (8) вихідна напруга схеми на рис. 8а.

Зазвичай опір резистора зворотного зв'язку Rос=R. У такому випадку

(12)

Більшість моделей ЦАП має значну вихідну ємність. Наприклад, у AD7520 з МДН-ключами в залежності від вхідного коду Свих складає величину 30...120 пф, у AD565А з джерелами струму Свих=25 пф. Ця ємність разом з вихідним опором ЦАП та резистором Rос створює додатковий полюс частотної характеристики петлі зворотного зв'язку ОП, який може викликати нестійкість у виді самозбудження. Особливо це небезпечно для ЦАП з МДН-ключами при нульовому вхідному коді. При Rос=10 кОм частота другого полюса складе близько 100 кГц при 100%-ний глибині зворотного зв'язку. У такому випадку підсилювач, частота одиничного підсилення якого fт перевищує 500 кГц, буде мати явно недостатні запаси стійкості. Для збереження стійкості можна увімкнути паралельно резисторові Rос конденсатор Ск, ємність якого в першому наближенні можна взяти рівною Свих. Для більш точного вибору Ск необхідно провести повний аналіз стійкості схеми з урахуванням властивостей конкретного ОП. Ці заходи настільки серйозно погіршують швидкодію схеми, що виникає парадоксальна ситуація: для підтримки високої швидкодії навіть недорогого ЦАП може знадобитися відносно дорогий швидкодіючий (з малим часом установлення) ОП.

Ранні моделі ЦАП з МДН ключами (AD7520, 572ПА1 та ін.) допускають негативну напругу на ключах не понад 0,7 В, тому для захисту ключів між виходами ЦАП варто включати діод Шоткі, як це показано на рис. 8а.

Для цифро-аналогового перетворювача на джерелах струму перетворення вихідного струму в напругу може бути зроблене за допомогою резистора (рис.8б). У цій схемі неможливе самозбудження та збережена швидкодія, однак амплітуда вихідної напруги повинна бути невеликою (наприклад, для AD565А в біполярному режимі в межах 1 В). У противному випадку транзистори джерел струму можуть вийти з лінійного режиму. Такий режим забезпечується при низьких значеннях опору навантаження: Rн 1 кОм. Для збільшення амплітуди вихідного сигналу ЦАП у цій схемі до її виходу можна підключити неінвертуючий підсилювач на базі ОП.

Для ЦАП з МДН-ключами, щоб отримати вихідний сигнал у виді напруги, можна використовувати інверсне увімкнення резистивної матриці (рис. 9).

Рис. 9. Інверсне увімкнення ЦАП з МДН-ключами

Для розрахунку вихідної напруги знайдемо зв'язок між напругою Ui на ключі Si та вузловою напругою U'i . Скористаємося принципом суперпозиції. Будемо вважати рівними нулю всі напруги на ключах, крім розглянутої напруги Ui. При Rн=2R до кожного вузла підключені праворуч та ліворуч навантаження опором 2R. Скориставшись методом двох вузлів, отримаємо

Вихідну напругу ЦАП знайдемо як загальну напругу на крайньому правому вузлі, що викликана сумарною дією всіх Ui. При цьому напруги вузлів сумуються з вагами, які відповідають коефіцієнтам розподілу резистивної матриці R-2R. Отримаємо

Для визначення вихідної напруги при довільному навантаженні скористаємося теоремою про еквівалентний генератор. З еквівалентної схеми ЦАП на рис. 10 видно, що

Рис. 10

(13)

Відкіля е.р.с. еквівалентного генератора

(14)

Еквівалентний опір генератора Rе збігається з вхідним опором матриці R-2R, тобто Rе=R. При Rн=2R з (14) отримаємо

(15)

Підставивши (15) у (13), для довільного навантаження отримаємо

Зокрема, при Rн=

(16)

Недоліками цієї схеми є: велике падіння напруги на ключах, зміннне навантаження джерела опорної напруги та значний вихідний опір. Внаслідок першого недоліку за цією схемою не можна вмикати ЦАП типу 572ПА1 чи 572ПА2, але можна 572ПА6 та 572ПА7. Через другий недолік джерело опорної напруги повинне володіти низьким вихідним опором, у противному випадку можлива немонотонність характеристики перетворення. Проте, інверсне увімкнення резистивної матриці досить широко застосовується в ІМС ЦАП з виходом у виді напруги, наприклад, у 12-ти розрядному МАХ531, що містить також убудований ОП у неінвертуючому увімкненні, в якості буфера, чи в 16-ти розрядному МАХ542 без убудованого буфера. 12-ти розрядний ЦАП AD7390 побудований на інверсній матриці з буферним підсилювачем на кристалі та споживає всього 0,3 мВт потужності. Правда його час встановлення досягає 70 мкс.

Паралельний ЦАП на конденсаторах, що переключаються,

Основою ЦАП цього типу є матриця конденсаторів, ємності яких співвідносяться як цілі степені двох. Схема простого варіанта такого перетворювача наведена на рис. 11. Ємність k-го конденсатора матриці визначається співвідношенням

Зk=2kC0.

(17)

Цикл перетворення складається з двох фаз. У першій фазі ключі S0...SN-1 знаходяться в лівій позиції. Ключ скидання Sс замкнутий. При цьому всі конденсатори розряджені. В другій фазі ключ скидання Sс розмикається. Якщо k-й біт вхідного N-розрядного слова dk=1, то відповідний ключ Sk переключається в праву позицію, підключаючи нижню обкладку конденсатора до джерела опорної напруги, чи залишається в лівій позиції, якщо dk=0. Сумарний заряд конденсаторів матриці з врахуванням (17) складе

(18)

Рівний заряд одержує і конденсатор С у зворотному зв'язку ОП. При цьому вихідна напруга ОП складе

Uвых=-q/C.

(19)

Рис. 8.11. Паралельний ЦАП на конденсаторах, що комутуються,

Підставивши (18) у (19), знайдемо остаточно

(20)

Для збереження результату перетворення (постійної напруги) на протязі довільного тривалого часу до виходу ЦАП цього типу варто підключити пристрій вибірки-зберігання. Зберігати вихідну напругу необмежений час, як це можуть робити ЦАП з підсумовуванням вагових струмів, з вмонтованим регістром-засувкою, перетворювачі на конденсаторах, що комутуються, не можуть через витік заряду. Тому вони застосовуються, в основному, у складі аналого-цифрових перетворювачів. Іншим недоліком є велика площа кристалу ІМС, що займається подібною схемою

ЦАП з підсумовуванням напруг

Схема восьмирозрядного перетворювача з підсумовуванням напруг, що виготовляється у виді ІМС, наведена на рис. 8.12. Основу перетворювача складає коло з 256 резисторів рівного опору, з'єднаних послідовно. Вивід W через ключі S0...S255 може підключатися до будь-якої точки цього кола в залежності від вхідного числа. Вхідний двійковий код D перетворюється дешифратором 8х256 в унітарний позиційний код, безпосередньо керуючи ключами. Якщо прикласти напругу UAB між виводами А та У, то напруга між виводами W та B складе

UWB=UABD.

Перевагою даної схеми є мала диференційна нелінійність та гарантована монотонність характеристики перетворення. Її можна використовувати як резистор, що підстроюється цифровим кодом. Випускається кілька моделей таких ЦАП. Наприклад, мікросхема AD8403 містить чотири восьмирозрядних ЦАП, виконаних за схемою на рис. 8.12, з опором між виводами А та У 10, 50 або 100 кОм в залежності від модифікації. При подачі активного рівня на вхід "Економічний режим" відбувається розмикання ключа Sвідк та замикання ключа S0. ІМС має вхід скидання, яким ЦАП можна установити на середину шкали. Фірма Dallas Semiconductor випускає кілька моделей ЦАП (наприклад, здвоєний DS1867) з підсумовуванням напруг, у яких вхідний регістр являє собою енергонезалежний оперативний запам'ятовуючий пристрій, що особливо зручно для побудови схем з автоматичним підстроюванням (калібруванням). Недолік схеми - необхідність виготовляти на кристалі велику кількість (2N) узгоджених резисторів. Проте, у даний час випускаються 8-ми, 10-ти та 12-ти розрядні ЦАП даного типу з буферними підсилювачами на виході, наприклад, AD5301, AD5311 та AD5321.

Використана література:

  1. Основы промышленной электроники/ Под ред. В.Г. Герасимова. -М.: Высшая школа, 1978.

  2. Изъюрова Г.И., Кауфман М.С. Приборы и устройства промышленной электроники. -М.: Высшая школа, 1975.

  3. Миклашевский С.П. Промышленная электроника. -М.: Высшая школа, 1973.

  4. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. - М.: Высшая школа, 1988.

  5. Основы промышленной электроники/Под ред. В.Г. Герасимова. - М.: высшая школа, 1982.

  6. Гершунский В.С. Основы электроники. - К.: Вища школа, головн. из-во, 1982.

  7. Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.:Энергоатомиздат, 1985.

Нагорский В.Д. Электроника и электрооборудование. - М.: Высшая школа, 1986.

Loading...

 
 

Цікаве