Цап с матрицей резисторов R-2R

в современных ЦАП используются резистивные матрицы типа R-2R. Эти матрицы включают в себя резисторы двух номиналов R и 2R (рис.13.3).

Рис.13.3. ЦАП с матрицей R-2R

В резистивной матрице происходит последовательное деление тока на два. В результате выходное максимальное напряжение на выходе ЦАП при N=111...1 равно:

Входное сопротивление резистивной матрицы, а следовательно, и ток J₀ постоянны и не зависят от состояния ключей (кода). При R_ooc=R величина

выходного напряжения U_{выхмакс} меньше U_оп на величину младшего разряда.

Точность и стабильность параметров ЦАП, в основном, зависят от стабильности источника U_оп и точности изготовления резисторов R в матрице.

АЦП параллельного преобразования реализуют метод непосредственного считывания и являются самыми быстродействующими. В качестве примера рассмотрим принцип работы микросхемы К1107ПВ1. Микросхема имеет 6 разрядов и обеспечивает быстродействие до 20 МГц (рис.13.6).

Рис 13.6. Структурная схема параллельного АЦП.

Устройство содержит делитель, образованный резисторами R₁…R₆₄, 64 компаратора К₁…К₆₄, преобразователь кода и регистр. На входы компараторов поступают входной сигнал Ux и напряжение с делителя. При этом на выходах компараторов формируется 64-х разрядный единичный код. Число единиц в нем равно числу уровней квантования. Полученный единичный код поступает на вход преобразователя кода, в котором он преобразуется в 6-ти разрядный двоичный код. Полученный двоичный код записывается в регистр и выдается на выходные шины. В данном АЦП время преобразования занимает один такт.

АЦП последовательного счета

Основой АЦП является регистр последовательных приближений. Он представляет собой сдвигающий регистр, в котором последовательно, начиная со старшего разряда формируется логическая единица. В зависимости от

сигнала U_упр, поступающего на его вход, эта единица или остается или заменяется логическим "0". Резистивная матрица формирует аналоговое напряжение, эквивалентное "весу" цифрового кода, поступающего на матрицу с

регистра приближений. Схема сравнения сравнивает напряжения U_x и U_м, и в зависимости от их величин формирует сигнал U_упр на уровне лог."0" или

лог."1" . Рассмотрим пример:

Пусть U_x=7В, а U₀=10В, тогда в первом такте в старшем разряде регистра формируется лог."1" и U_м=5В, U_м<U_x; U_упр=1. Следовательно, в старшем разряде остается лог."1".

Во втором такте, в следующем n-1 разряде формируется лог."1" и

U_м=5В+2,5В=7,5В; U_м>U_x; U_упр=0. Следовательно, единица в n-1 разряде заменяется на лог."0" и U_м=5В.

В третьем такте в разряд n-2 регистра записывается лог."1" и

U_м=5В+1,25В=6,25В, Uм<Ux; Uупр.=1. Следовательно, лог."1" в n-2 разряда остается.

В четвертом такте в разряд n-3 регистра записывается лог."1" и

U_м=5В+1,25В+0,625В=6,875В, U_м<U_x; U_упр=1. Следовательно, лог."1" остается в разряде n-3.

Процесс преобразования повторяется n тактов, в результате с регистра

приближений снимается код преобразованной аналоговой величины.

АЦП поразрядного взвешивания нашли широкое применение при разработке ИС ввиду своей простоты и достаточно хорошего быстродействия.

Такие ИС могут иметь в своем составе генератор тактовых импульсов и источник эталонного напряжения или не иметь их.