21. Источники опорного напряжения на стабилитронах, операционных усилителях и токовых зер­калах. Нормируемые параметры. Примеры микросхем источников опорного напряжения и их основные параметры.

Точность и стабильность источников опорного напряжения и тока во многом определяет характеристики ЦИУ, это важный момент при проектировании.

На стабилитронах

Для повышения к.п.д U_П/U_ОП берется 1,5-3,0

Стабилитрон,КС191Г-КС191Р термокомпенсирован.

Неиспользуется из-за недостатков:

1)Динамическое сопротивление стабилитрона образует с Rн делитель, уменьшающий Uвых

2) Влияние колебаний питающего напряжения

, где Ru внутреннее сопротивление ист-ка питания

На ОУ

лучшие характеристики чем на стабилитронах.

Uоп на выходе ОУ больше Uст стабилитрона, поэтому ток Iст можно обеспечить от Uоп, погрешность от Iст резко снижается. Усилитель А1 охвачен ПОС(R1,R2) и ООС(V1). При включении ПОС глубже ООС, что обеспечивает Uвых ОУ положительной полярности. При пробое V1 его сопротивление уменьшается и коэф-т передачи по ООС ≈ 1, ПОС<1. Диод V2 ограничивает возможное при включении питания отрицательное выходное напряжение на уровне -1В. Чтобы гарантировать появление на выходе ОУ «+»Uоп, вместо нестабильного «-» на диоде V2 вводят нач-ю симметрию(R4), которая определяет знак.Нестабильность U_оп<U_пит 0.01%, а U_пит стабилизированное.

Токовое зеркало

Использование источников образцовых токов, стремление реализовать точный и быстрый ЦАП.

Здесь стабильный коллекторный ток I₀ транзистора V2 задается стабилитроном V4, транзистором V1 в диодном включении и R0.

V1 компенсирует температурную нестабильность U_БЭV2, V2 и V3 включены так, что U_БЭV2=U_БЭV3

и их коллекторные токи равны. Т.е. получается токовое зеркало. Т.к. , то, если транзисторы V1,V2,V3 идентичны и имеют большой коэффициент, то

2 типа отечественных ИОН: 1)ненасыщенные (Х485, Э303) Uвых=1,0186…1,0194В, Класс точности (КТ) 0,02 и 0,01, темп.коэф. напр-я 5мкВ/ ⁰ С,временная нестаб-ть вых напр-я 200мкВ в год; 2) насыщенные (Х482, Х487) Uвых=1,0185…1,0187В, Класс точности (КТ) 0,005 и 0,001, темп.коэф. напр-я 20-40мкВ/ ⁰ С,временная нестаб-ть вых напр-я 10-50мкВ в год;

22. Цифро-аналоговые преобразователи. Классификация. Назначение, основные нормируемые параметры.

ЦАП-функциональное устройство, осуществляющее преоб-ние входного кода, заданного в том или ином виде в выходной аналоговый сигнал, определяемый в соотношении со значением опорного аналогового сигнала.

Сама шкала может быть образована источниками опорного напряжения, опорного тока, генератора опорной частоты и т.д.

ЦАП считается одним из самых точных элементов цифровой техники и реализуется в настоящий момент в разрядности 18 в интегральном виде, и 22 на дискретных элементах в гибридном исполнении со спец. подгонкой параметров (дорого)

Классификация:

1) по способу формирования выходного сигнала

- с сумм-ем напряжений(используя источники эталонных напряжений);

- с делением напряжений, резистивный делитель, мах ток единицы нА;

- с суммированием токов(используя ист-ки тока)-высокое быстродействие;

2) по виду выходного сигнала

- с токовым выходом К 572ПА1;

- с потенциальным выходом;

- с резистивным вых-м(изм-тся выходное внутреннее сопротивление ЦАП) - с неэлектрическим выходом (н-р выход по давлению)

3) по полярности выходного сигнала

+Uоп

одноквадрантные; двухквадрантные; четырехквадрантные

4) по виду опорного сигнала: - с постоянным, одного знака, хар-ка идет на мах значение опорного напряжения (0..+Uоп);

- ЦАП допускающие Uоп 2х знаков, может изменятся 0…Uоп и –Uоп…0-множительные Uвых=Ка_iUоп – множительный ЦАП

5) по типу элементной базы используемой для деления или суммирования опорного сигнала

-резистивные матрицы ; -емкостные (ЦАП на переключаемых конденсаторах, дешево, но только 8разр); - индуктивные (для низкочастотных ЦАПов используюься без сердечников, взаимная индуктивность у которой коэф связи стабилен); -пневматические делящие элементы (взрыво- и пожароопасной технике); -оптоэлектронные делящие элементы (в интегральном виде)

6) по виду выполнения и типа использования:

- на дискретных элементах;-дискретно-модульный в виде отдельных плат,

-гибридные (широкий диап-н темп-р, приближаются к интегральным ЦАП);

- интегральные (99,9% из всех ЦАП)

Параметры ЦАП: Статические

-число разрядов – количество единиц и нулей необходимых для представления входного кода

-хар-ка преобразования- ступенчатая кривая на выходе при последовательном возрастании входного кода на ЕМР от 000..0 до 111..1 – шаг квант-я- приращение вых-го напр-я при изменении вх-го кода на ЕМР

-погрешность нелинейности- максимальное отклонение реальной хар-ки преобр-я от идеальной во всем диапазоне преобр-я

-диф.нелин-ть- откл-е действ-х знач-й ступеней квант-я от их сред знач-я

-монотонность- неизм-ть знака приращения при послед-м возр-и вх-го кода

- коэфф-т передачи- средняя крутизна хар-ки преобр-я

-напр-е смещения нуля – значение Uвых ЦАП при входном коде 000..000

-погрешность шкалы- разность м/у реальным и ид-м знач-м конца шкалы

Динамические – группа параметров, определяемая по изменению Uвых при скачкообразном изменении входного кода

- t устан - t1-t4; - t зад - t1-t2; -t нарастания – t2-t3

- скорость нарастания – ск-сть изм-я Uвых за время нарастания

- t перекл – t1-t3

- выбросы – специф-я импульсная помеха, всплески или провалы Uвых в момент изменения входного кода

-динам-я погр-ть- разность знач-й Uвых(t) и Uвых(А), вызванная тем, что след-е перекл-е произошло в момент вр. t , когда еще не закончился пр-сс установления Uвых(А+ЕМР)