Міністерство освіти і науки України
Національний університет „Львівська політехніка”
Кафедра ЕП
/
Звіт
На тему:
«Використання цифрово-аналогового перетворювача»
ЦАП і АЦП використовуються в вимірювальній техніці (цифрові осцилографи, вольтметри, генератори сигналів і т.д.), в побутовій апаратурі (телевізори, музикальні центри, автомобільна електроніка і т.д.), в комп’ютерній техніці (вводи і виводи звуку в комп’ютерах, відео монітори, принтери і т.д.), в медичній техніці, в радіолокаційних пристроях, в телефонії і в багатьох інших областях. Використання ЦАП і АЦП постійно розширюється по мірі переходу від аналогових до цифрових пристроям.
В якості ЦАП і АЦП звичайно використовуються спеціалізовані мікросхеми, які випускаються багатьма фірмами.
Практичне застосування ЦАП і АЦП потребує розрахунку аналогових ланцюгів, врахування похибки перетворення (як статичні, так і динамічні), знання характеристик і особливостей аналогових мікросхем (в першу чергу, операційних підсилювачів і багато іншого.
Застосування ЦАП
В загальному випадку ЦАП можна представити у вигляді блоку (рис.1), який має декілька цифрових входів і один аналоговий вхід, а також аналоговий вихід.
/
Рис.1. Мікросхема ЦАП
На цифрові входи ЦАП подається n-розрядний код N, на аналоговий виход – опорна напруга Uоп (інше поширене позначення – UREF). Вихідним сигналом являється напруга Uвих (друге позначення – U0) або струм Івих (інше позначення - І0). При цьому вихідний струм або вихідна напруга пропорційні вхідному коді і опорній напрузі. Для деяких мікросхем опорна напруга повинна мати строго заданий рівень, для інших допускається змінювати його значення в широких межах,в тому числі і змінювати його полярність (позитивну на негативнуі навпаки). ЦАП з великим діапазоном зміни опорної напруги називають помножуючим ЦАП, так як його можна легко використовувати для помноження вхідного коду на будь яку опорну напругу.
Крім інформаційних сигналів, мікросхеми ЦАП вимагають також підключення одного або двох джерел живлення або загального проводу. Звичайно цифрові входи ЦАП забезпечують сумісність зі стандартними виходами мікросхем ТТЛ.
Найчастіше, якщо ЦАП має струмовий вихід, його вихідний струм перетворюється в вихідну напругу з допомогою зовнішнього операційного підсилювача і встроєного в ЦАП резистора RОС, один із виводів якого виведений на зовнішній вивід мікросхеми (рис. 2).
/
Рис. 2. Перетворення вихідного струму ЦАП в вихідну напругу
Суть перетворення цифрового коду в вихідний аналоговий сигнал досить проста. Вона полягаю у підсумовуванні декількох струмів (по числу розрядів вхідного коду), кожен наступний яких вдвоє більший попереднього. Для отримання цих струмів використовують або транзисторні джерела струму, або резистивні матриці, які комутуються транзисторними ключами.
В якості прикладу на рис. 3 показано 4-розрядне (n=4) цифрово-анологове перетворення на основі резистивної матриці R-2R і ключів (в реальності використовуються ключі на основі транзисторів). Правому положенню ключа відповідає одиниця в даному розряді вхідного коду N (розряди D0…D3). Операційний підсилювач може бути як вбудованим (у випадку ЦАП з виходом по напрузі), так і зовнішнім (у випадку ЦАП з виходом по струму).
/
Рис. 3. 4-розрядний цифро-аналоговий перетворювач
Першим (лівим по рисунку) ключем комутується струм величиною UREF/2R, другим ключем – струм UREF/4R, третім – струм UREF/8R, четвертим – струм UREF/16R. Тобто струми, які комутуються сусідніми ключами, розрізняються вдвічі, як і вага розрядів двійкового коду. Струми, які комутуються всіма ключами, підсумовують і перетворюють у вихідну напругу з допомогою операційного підсилювача з опором RОС=R в схемі від’ємного зворотнього зв’язку.
При правому положенні кожного ключа (одиниця у відповідному розряді вхідного коду ЦАП) струм, який комутується цим ключем, поступає на сумування. При лівому положенні ключа (нуль у відповідному розряді вхідного коду ЦАП) струм, який комутується цим ключем, на сумування не поступає....
