Лекция №19

Цифро-аналоговые и аналогово-цифровые преобраователи (ЦАП иАЦП).

ЦАП

Обычно для ЦАП применяется 2 схемы:

1) осн-е на двоично-взвешенных резисторах на входе ОУ (операционный усилитель)

2)осн-е на матрице реисторов R-2R

ЦАП со ввешенными реисторами.

Базовый элемент ОУ.

Рис.19.1

8,10,12….рарядные ОУ

Суммирующий ОУ

Рис.19.2

R₁=R

R₂=2R

R₃=4R

R=8R

Цифровые входы 0 или 1 подаются на баы ключей. Если на входе 1, то транистор открыт и по цепи чере открытый транзистор в существующую точку пост-ет ток, если 0 – транзистор закрыт, тока не поставляет.

Для преобразования двоичного кода в аналоговый сигнал формируют токи пропорциональные весом разряда и существуют те из токов, которые соответствуют не нулевым разрядам. Величина выходного напряжения равняется (пусть на входах везде)

1) U_вых=-U_оп(+++)= -U_оп, где п-разряд

Выходное напряжение пропорционально цифровому ходу на входе.

Резисторы должны быть очень точны, особенного старшего раряда. Относительный ход тока относительно ст-го разряда должен быть не более 1 меньшего разряда.

<

Большое значение имеет температурный коэффициент искажения.

ЦАП с цепочкой R-2R

Нет разброса резисторов, имеются резисторы только двух номиналов R и 2R.

Рис.19.3

Особенность матрицы резисторов в том, что сопротивление резисторов равно R.

I_вх= + + +

U_вых=-A

АЦП

АЦП преобразует аналоговое входное напряжение в пропорц. ему вход. Существует несколько методов АЦП:

1) метод последовательного приближения

2) параллельный метод 3) метод двойного интегрирования

Метод последовательного приближения.

Построен на базе ОУ, работает как компаратор.

Рис.19.4

n- размерность

t_пр= , где f_тг- частота тактового генератора = 1МГц

n=8

t_пр=

f_дискр

Метод имеет среднее быстродействие, при сравнении небольших аппаратных затратах.

Параметры АЦП и ЦАП:

1) число разрядов до 24

2) разрешенная способность – линейное изменение выходного напряжения при изменении входа на 1, то есть эта цена одного бита.

U_вх=10В

n=8

10\2⁸=10\256=40мВ

Следовательно, цена одного бита 40мВ

3) время преобразования – время от момента подачи входного сигнала, до момента, когда на выходе устанавливается цифровой сигнал.

Обычно АЦП имеет специальный сигнал – конец преобразования на выходном буфере.

Наибольшую погрешность дает АЦП, если он мало разрядный.

Основные погрешности АЦП.

Рис.19.5

1. Методические погрешности:

• Погрешности дискретизации

• Погрешность интегральной нелинейности: за счет различных факторов и характеристик ОУ, характеристика отличается от линейной.

Рис.19.6

• Погрешность диф-ой нелинейности

Рис.19.7