4. ЦАП И АЦП Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) численные данные преобразуют в аналоговый сигнал, чаще в напряжение или в ток и служат для связи цифровых и выходных устройств. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) осуществляют обратное преобразование и являются промежуточными звеньями между датчиками сигналов и цифровыми схемами их обработки. 4.1 ЦАП С МАТРИЦЕЙ РЕЗИСТОРОВ R-2R В ЦАП используется метод суммирования токов, пропорциональных весовым коэффициентам двоичных разрядов. К входу матрицы подключается прецизионный источник опорного напряжения Uo с током потребления Iвх = Io * 2n.  INCLUDEPICTURE "D:\\MyDoc\\Komp_El\\KE_Dict\\electron3.files\\addatest.files\\r2r.gif" \* MERGEFORMATINET 
 Эквивалентное сопротивление цепи справа от "сечения 0" равно Rэ0 = 2R. Сопротивление цепи справа от "сечения 1" равно Rэ1 = R + 2R||Rэ0 = 2R. Значком || обозначено параллельное соединение двух сопротивлений. Рассуждая таким образом найдем, что Rэn-1 = R + 2R||Rэn-2 = 2R и полное сопротивление цепи со стороны входа, на который подается напряжение Uo, равно Rэ = 2R||Rэn-1 = R, т.е. равно номиналу R независимо от числа звеньев матрицы. Теперь можно найти величину тока Io*2n = Uo/R      (1) Нетрудно подсчитать, что ток в узле n-1 делится пополам, одна половина ответвляется в сопротивление 2R, а другая в сопротивление Rэn-1 тоже равное 2R. Половина, попадающая в узел n-2, также делится пополам и т.д. Величина тока в каждой "ветке" равна Io*2i, т.е. пропорциональна весовому коэффициенту 2i.  Суммирование токов осуществляется с помощью операционного усилителя (ОУ), включенного по схеме сумматора (см. рис.64). Часть схемы, слева от ОУ, выпускается промышленно в виде микросхем, например К572ПА1,2 и 1108ПА1.  INCLUDEPICTURE "D:\\MyDoc\\Komp_El\\KE_Dict\\electron3.files\\addatest.files\\r2rou.gif" \* MERGEFORMATINET 
 Электронные ключи Кл управляются входными сигналами di цифрового кода. Левое положение ключа на рисунке эквивалентно нулевому значению i-го разряда, а правое - единичному. Относительно ОУ необходимо сделать известные допущения: 1)Коэффициент усиления ОУ без ОС стремится к бесконечности, 2)Rвх обоих входов тоже бесконечно велико. Отсюда следует, что во-первых разность потенциалов dUвх на входах ОУ близка к нулю, т.к dUвх = Uцап / (К = бесконечности) и следовательно потенциал инверсного входа ОУ тоже близок к нулю и, во-вторых, током каждого входа ОУ можно пренебречь. Сумма токов втекающих в узел (*) и вытекающих из него равна нулю, поэтому можно записать: Ioc + сумма(Io * 2i * di) = 0 или сумма(Io * 2i * di) = -Iос. Подставляя в последнее выражение значение Io из формулы (1) получим: -Iос = (Uо/(R * 2n)) * (сумма(di*2i)). В свою очередь, Uцап = Iос * Rос. Подставляя сюда значение Iос и учитывая, что Rос = R получим окончательную формулу напряжения на выходе ЦАП: n-1 ___ Uо \ Uо*D Uцап = - ---- > (2i * di) = - ---- , (2) 2n /__ 2n i=0 где D = сумма(2i * di) - десятичный эквивалент цифрового кода на входах ЦАП. Пусть число разрядов n = 10 и Uо = -10.24В, тогда Uцап = (10.24/1024)*D и находится в пределах (0, 0.01, 0.02 ... 10.22, 10.23)В. Передаточная характеристика такого ЦАП показана на рисунке.  INCLUDEPICTURE "D:\\MyDoc\\Komp_El\\KE_Dict\\electron3.files\\addatest.files\\unipolar.gif" \* MERGEFORMATINET 
 Верхний квадрант относится к -Uо, а нижний к +Uо. На рисунке внизу показано применение униполярного ЦАП для формирования пилообразного напряжения.  INCLUDEPICTURE "D:\\MyDoc\\Komp_El\\KE_Dict\\electron3.files\\addatest.files\\daprimer.gif" \* MERGEFORMATINET 
   4.2 БИПОЛЯРНЫЙ ЦАП    INCLUDEPICTURE "D:\\MyDoc\\Komp_El\\KE_Dict\\electron3.files\\addatest.files\\bipolar.gif" \* MERGEFORMATINET 
   4.3 ЧЕТЫРЕХКВАДРАНТНЫЙ ЦАП Недостаток биполярного ЦАП - ненулевое значение входного кода при нулевом выходном напряжении. Преодолеть этот недостаток ...