9.16. Convertoarele digitale la cele analogice (DAC)
Scopul este de a converti cantitatea definită ca număr binar (sau un număr binar multi-cifră) într-o tensiune sau un curent proporțional cu valoarea intrării digitale. Să luăm în considerare câteva modalități comune de conversie.
Activarea rezistențelor de scalare în conexiunea de însumare.
După cum ați văzut deja în Sec. 4.09, prin conectarea mai multor rezistențe la intrarea de însumare a amplificatorului operațional, o ieșire proporțională cu suma ponderată a tensiunilor de intrare poate fi obținută la ieșire (Figura 9.45). Tensiunea la ieșirea acestui circuit variază de la 0 la -10 V, iar ieșirea maximă corespunde numărului de intrare 64. Într-adevăr, numărul maxim de intrare este întotdeauna egal, adică toate cifrele sunt în "1". În acest caz, numărul maxim de intrare este de 63, iar tensiunea de ieșire corespunzătoare este
Prin schimbarea rezistor feedback-ul, este posibil să se asigure că randamentul a variat de la 0 la - 6,3 V (.. Adică, pentru a face ieșirea în volți ar fi numeric egal cu numărul de intrare -1/10) pot fi adăugate ca amplificator inversor sau o constantă trecerea la intrarea sumării pentru a obține o ieșire pozitivă. Prin modificarea valorilor rezistențelor de intrare, puteți converti în mod corespunzător un cod de intrare binar-zecimal multi-cifre sau orice alt cod ponderat. Tensiunile de intrare trebuie să corespundă standardelor exacte; Cu cât valoarea rezistorului de intrare este mai mică, cu atât ar trebui să fie mai precisă. Desigur, rezistența de comutare trebuie să fie mai mică decât valoarea celui mai mic rezistor; aceasta este o observație importantă, deoarece comutarea tuturor circuitelor reale se realizează folosind tranzistoare sau comutatoare pe MOSFET-uri. Această metodă de conversie este utilizată numai în convertoare rapide, cu precizie redusă.
Exercițiul 9.2. Proiect de cifre binare-codate DAC. Utilizați intrările cu o scădere de la 0 la, ieșirea ar trebui să varieze de la 0 la 9.9 V.
Schema lanțului R-2R.
Metoda de scalare a rezistențelor devine inconvenientă dacă mulți biți sunt supuși conversiei. De exemplu, pentru un convertor -bit, va fi necesar un raport al valorilor rezistorilor cu precizia corespunzătoare a celui mai mic rezistor. Lanțul, prezentat în Fig. 9.46, conduce la o soluție elegantă a acestei probleme. Aici sunt necesare numai 2 valori ale rezistenței, care formează curenți cu scalare binară. Rezistențele, desigur, ar trebui să fie corelate cu exactitate, deși valorile reale nu sunt atât de semnificative. Acest circuit generează tensiunea de ieșire de la 0 până la -10 V, cu capacitate maximă, corespunzătoare numărului 16 (din nou numărul maxim de intrare este egală cu 15, atunci când tensiunea de ieșire pentru conversia BCD este utilizat de mai multe modificări -scheme.
Fig. 9.46. Schemă de tip scară.
Exercițiul 9.3. Afișați cele de mai sus. efectuează corect funcția de conversie.
Surse de curenți de scalare.
În circuitul de mai sus, amplificatorul operațional convertește curenții scalari binare la o tensiune de ieșire. În multe cazuri, tensiunea de ieșire este cel mai convenabil tip de semnal, dar amplificatoarele operaționale formează, de regulă, cea mai lentă parte a convertorului. Dacă utilizați un convertor cu o ieșire curentă, veți obține cele mai bune caracteristici la un preț mai mic.
Fig. 9.47 ilustrează ideea generală.
Curenții pot fi formați folosind o matrice de surse de curent tranzistor cu rezistențe emițătoare de scalare, deși designerii IC preferă să utilizeze un lanț de rezistori emițători. În majoritatea traductoarelor de acest tip, sursele de curent sunt pornite tot timpul, iar curentul lor de ieșire este conectat la contactul de ieșire sau la masă sub controlul codului de intrare digital. În DAC cu ieșire curentă, trebuie să se țină seama de limitarea intervalului de ieșire; acesta poate ajunge la numai 0,5 V, deși valoarea sa tipică este de câteva volți.
Formarea semnalului de tensiune de ieșire.
Există mai multe moduri de a genera o tensiune de ieșire pentru un DAC curent. Unele dintre ele sunt prezentate în Fig. 9.48. Dacă capacitatea sarcinii este mică, iar căderea de tensiune necesară este suficient de mare, atunci circuitul cu un rezistor convențional conectat la sol funcționează perfect. Cu un curent tipic de ieșire tipic, un rezistor de încărcare de 100 ohmi asigură o tensiune de ieșire la scară largă, cu o impedanță de ieșire de 100 ohmi. Dacă capacitatea totală a ieșirii DAC și capacitatea de încărcare nu depășesc, atunci timpul de configurare din exemplul anterior va fi de 100 ns, presupunând că performanța DAC este ușor mai mare.
Fig. 9.48. Formarea tensiunii pe ieșirea curentă a DAC.
Analizând efectul lanțului constant, nu uitați că tensiunea de ieșire va fi stabilită cu o precizie de 1/2 LSB pentru o perioadă care este de câteva ori constantă. De exemplu, timpul de reglare a ieșirii cu o precizie de 1/2048 pentru convertorul -bit este de 7,6 ori mai mare decât constanta de timp a lanțului.
Pentru a forma o tensiune mare diferențial sau de ieșire de coordonate cu sarcina impedanță redusă sau o capacitate de încărcare mare, poate fi utilizat așa cum se arată în Figura circuit cu feedback-ul rezistiv (amplificator de curent cu tensiune de ieșire). Condensator, este nevoie de șunt rezistor feedback-ul pentru a oferi stabilitate, deoarece ieșire capacitate combinată DAC cu rezistor feedback-ul generează o schimbare de fază rămâne în urmă; acest lucru, din păcate, reduce viteza amplificatorului. Schema are o caracteristică interesantă: pentru a menține viteza mare chiar și un DAC ieftin poate necesita un amplificator operațional relativ costisitor de mare viteză (cu un timp scurt de configurare). În practică, ultimul circuit oferă caracteristici mai bune, deoarece nu necesită un condensator compensator. Încercați să evitați erorile la tensiunea de forfecare - amplificatorul operațional amplifică tensiunea de forfecare de intrare de 100 de ori.
Modulele DAC disponibile în comerț au o precizie de 6 până la 18 biți și un timp de soluționare de 22 ns (DAC cu cea mai mare precizie). Prețurile pentru DAC variază de la câțiva dolari la câteva sute de dolari. O unitate tipică, larg răspândită, este un convertor de biți cu zăvor și o sursă internă de referință și cu un timp de stabilizare pentru o ieșire de tensiune egală cu. Prețul său este de aproximativ 10 USD.
Trimiteți-le prietenilor: