Обработка чисел со знаком
До сих пор при описании ЦАП входная цифровая информация представлялась в виде чисел натурального ряда (униполярных). Обработка целых чисел (биполярных) имеет определенные особенности. Обычно двоичные целые числа представляются с использованием дополнительного кода. Таким путем с помощью восьми двоичных разрядов можно представить числа в диапазоне от — 128 до + 127. При вводе чисел в ЦАП этот диапазон чисел сдвигают до 0...255 путем прибавления 128. Числа, большие 128, при этом считаются положительными, а числа, меньшие 128, — отрицательными. Среднее число 128 соответствует нулю. Такое представление чисел со знаком называется смещенным кодом. Прибавление числа, составляющего половину полной шкалы данной разрядности (в нашем примере это 128), можно легко выполнить путем инверсии старшего (знакового) разряда. Соответствие рассмотренных кодов иллюстрируется Табл. 8.1.
Таблица 1. Соответствие кодов
| Десятичный код | Дополнительный код | Смещенный код | Аналог I / I (шах) |
| 127 / 255 | |||
| 1 / 255 | |||
| -1 | -1/ 255 | ||
| -127 | -127 / 255 | ||
| -128 | -128 / 255 |
Чтобы получить выходной сигнал с правильным знаком, необходимо осуществить обратный сдвиг путем вычитания тока или напряжения, составляющего половину шкалы преобразования. Для различных типов ЦАП это можно сделать разными способами. (Рис.15)
Например, в ЦАП на источниках тока, где диапазон изменения опорного напряжения ограничен, а выходное напряжение имеет полярность, обратную полярности опорного напряжения, биполярный режим наиболее просто реализуется включением дополнительного резистора смещения ROFF между выходом ЦАП и входом опорного напряжения (Рис.15а). Резистор ROFF изготавливается на кристалле ИМС. Его сопротивление выбрано таким, чтобы ток IOFF составлял половину максимального значения выходного тока ЦАП (т. е. был бы равен току старшего разряда).
Рис. 15. Схемы биполярного включения ЦАП: a — с резистором смещения ROFF;
б — с дополнительным внешним инвертирующим ОУ, в — с буферным (встроенным) ОУ
В принципе аналогично можно решить задачу смещения выходного тока и для ЦАП с формированием весовых токов резистивными цепями. Для этого нужно проинвертировать опорное напряжение, а затем сформировать из— VREFток смещения, который следует вычесть из выходного тока ЦАП. Однако для сохранения температурной стабильности лучше обеспечить формирование тока смещения непосредственно в ЦАП. Для этого, например, в схему ЦАП с резистивной матрицей R-2R (Рис. 3), кроме ОУ, показанного на Рис. 15а, вводят дополнительный операционный усилитель, к входу которого подключают второй выход ЦАП с током I”OUT (Рис.15б).