Выбор схемы и расчет генератора тактовых импульсов

В качестве генератора тактовых импульсов можно использовать любой импульсный автогенератор на логических элементах ТТЛ серий. Исходными данными для расчета его элементов является частота следования тактовых импульсов Fти, которая связана с заданной длительностью ступеньки аналогового напряжения на выходе ЦАП Тс простым соотношением: Fти = 1/Tc.

Краткие сведения и методику расчета элементов схемы ГТИ можно найти в [1, с.50-53], [2, с.91-99].

2.5. Выбор схемы ЦАП

В качестве ЦАП в проектируемом устройстве можно использовать интегральную микросхему К572ПА1. Это 10-разрядный перемножающий ЦАП, выполненный по КМОП технологии и отличающийся малой потребляемой мощностью в 0,1 Вт. Его основные динамические характеристики: время установления выходного напряженияtу = 5 мкси дифференциальная нелинейность преобразования менее 0,8% от полной шкалы. Условное графическое обозначение ЦАП и схема его включения показана на рис.2.4, а его внутренняя структура подробно рассмотрена в [6, с.45...51],[7, c.48...128 ].

Назначение выводов ИМС:

Х1...Х10 - цифровые входы , причем Х1 - вход младшего разряда.

Uоп - вход для подключения источника опорного напряжения.

Y1, Y2 - аналоговые выходы ЦАП, которые являются токовыми.

Roc - вывод внутреннего резистора обратной связи.

Ucc - вывод для подачи напряжения питания +5...17В.

OU - вывод для подключения общего провода.

Конструктивно ЦАП выполнен в 16 выводном корпусе типа DIP. В состав микросхемы входит резистивная прецизионная матрица R-2R, токовые ключи на МОП транзисторах и входные усилители-инверторы, которые обеспечивают управление ключами от стандартных уровней цифрового сигнала. Микросхема работает с прямым параллельным двоичным кодом, который подается на цифровые входы Х10...Х1 и реализует функцию перемножения опорного напряжения на цифровой код Х10...Х1в четырех квадрантах. Благодаря тому, что коммутирующие ключи выполнены на МОП транзисторах, ЦАП допускает выбор опорного напряжения в широком диапазоне -17...+17 В.

Поскольку выходы ЦАП токовые, то для преобразования тока в напряжение к выходам Y1и Y2подключаются операционные усилители DA2, DA3.

Операционный усилитель DA2 обеспечивает суммирование токов, поступающих с коммутирующих ключей, находящихся в состоянии "1", а DA3 - с ключей, находящихся в состоянии"0". В качестве операционных усилителей следует использовать микросхемы с незначительным смещением нуля и достаточно высоким быстродействием: например КР544УД2 [8].

Благодаря использованию двух операционных усилителей эта схема формирует на выходе биполярное напряжение в пределах от -Uоп до Uоп. Связь между напряжением на выходе преобразователя, опорным напряжением Uоп и цифровым кодом на входах X10...X1определяется выражением:

__ ____

Uвых = -Uоп(2^(n-1)Xn + 2^(n-2)Xn-1 + ... +2⁰X1) /2ⁿ + Uоп(2^(n-1)Xn + 2^(n-2)Xn-1 +

__

... +2⁰X1) /2ⁿ + Uоп /2ⁿ (2.4)

Здесь n - количество разрядов ЦАП. В разрабатываемом устройстве, ЦАП К572ПА1 используется в восьмиразрядном включении, поэтому на два младших разряда X1 и X2 подаются постоянные логические уровни "0". Эта зависимость представлена в виде таблицы 2.2.

Для согласования входных уровней с выходами ТТЛ логики можно снизить напряжение питания Ucc до величины 5 В.

При построении схемы ЦАП следует произвести выбор величины опорного напряжения, от которого, как видно из таблицы 2.2 и выражения (2.4), зависит величина максимального и минимального напряжений на выходе ЦАП. Так для получения Umin = - 5 В иUmax = +5 В,значениеUопдолжно равняться минус 5 В. Выбранное опорное напряжение подается на вывод Uоп DA1 (см. рис. 2.4).

Рис.2.4. Принципиальная схема ЦАП. DA1 - К572ПА1, DA2, DA3 - 544УД2А.

Табл.2.2. Зависимость напряжения на выходе ЦАП от цифрового кода на входе при восьмиразрядном включении

Код на цифровых входах ЦАП X10 X9 X8 X7 X6 X5 X4 X3 X2 X1	Напряжение на выходе схемы
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 . . . 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 . . . 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0	+Uоп ... +2-7 Uоп -2-7 Uоп ... -(1 - 2-7 ) Uоп