Цифро-аналогові перетворювачі (стр. 4 из 4)
В схемі на рис.19,а перетворювач на МОН-ключах зі струмовим виходом працює як перетворювач „напруга-струм”, що керується кодом D та включений у коло зворотного зв’язку операційного підсилювача. Вхідна напруга подається на вільний вивід резистора зворотного зв’язку ЦАП, що розміщений на кристалі мікросхеми. У цій схемі вихідний струм ЦАП
Iцап = Uвих·D/R·2N = - Uвх/Rос,
що при виконанні умови Rос =Rпризводить до:
Uвих = -Uвх·2N/D = - Uвх/MD.
Треба сказати, що при коді „усі нулі” зворотній зв’язок розмикається. запобігти цьому режиму можна, або заборонивши цей код програмно, або включивши між виходом та інвертуючим входом операційного підсилювача резистор з опором R·2N.
Схема подільника на основі ЦАП з виходом у вигляді напруги, побудованим на інверсній резистивній матриці з буферним операційним підсилювачем наведена на рис.19,в. Вихідна і вхідна напруги цієї схеми зв’язані рівнянням:
Uвих = 2Uвих·D/2N – Uвх.
звідси Uвих = Uвх·2N-1/(D – 2N-1) = Uвх/(2MD – 1).
В даній схемі підсилювач охоплений як позитивним, так і негативним зворотнім зв’язком. Для переважання негативного зворотного зв’язку (бо інакше операційний підсилювач перетвориться у компаратор) необхідне виконання умови D<2N-1або MD<1/2. Це обмежує значення вхідного коду нижньої половини шкали.
Атенюатори та інтегратори на ЦАП
Атенюатори – регулятори рівня сигналів, з цифровим керуванням набагато надійніші та довговічніші, ніж традиційні атенюатори на базі змінних резисторів. Їх доцільно використовувати в вимірювальних приладах та інших приладах, які потребують підстроювання параметрів, особливо автоматичних. такі атенюатори найбільш просто побудувати на основі перемножую чого ЦАП з інверсною резистивною матрицею та буферним підсилювачем. Для цього може підійти будь-який ЦАП вказаного типу. але деякі фірми випускають перетворювачі, оптимізовані для виконання цієї функції. На рис.20,а наведена схема атенюатора на змінному резисторі, а на рис.20,б – аналогічна схема на перемножуючому ЦАП.
Рис.20. а) схема атенюатора на змінному резисторі; б) схема на перемножую чому ЦАП.
Якщо вхідний сигнал – одно полярний, доцільно використовувати ЦАП з однополярним живленням, але буферний операційний підсилювач повинен мати вихід rail-to-rail, це означає, що його вихідна напруга повинна досягати нуля та напруги живлення. Якщо ЦАП – багатоканальний, то у кожного перетворювача мікросхеми повинен бути індивідуальний вхід опорної напруги.
Для побудови інтегратора з цифровою установкою постійної часу інтегрування можна використовувати базову схему інтегратора, а у якості вхідного резистора включити ЦАП з сумуванням напруг (рис.11). На базі такої схеми можна побудувати фільтри, генератори імпульсів, тощо.
Системи прямого цифрового синтезу сигналів
Важливою галуззю застосування ЦАП є синтез аналогових сигналів необхідної форми. Аналогові генератори сигналів – синусоїдальної, трикутної та прямокутної форм – мають низьку точність та стабільність, вони не можуть керуватись від ЕОМ. В останні роки розвиваються системи прямого цифрового синтезу сигналів, що забезпечують високу точність завдання частоти та початкової фази сигналів, а також високу вірність представлення їх форми. Більш того, ці системи дозволяють генерувати сигнали з великою різноманітністю форм, у тому числі форм, що задає користувач. Спрощена блок-схема генератора прямого цифрового синтезу сигналів наведена на рис.21.
Система прямого цифрового синтезу вміщує три головних блоки: генератор фазового кута, пам’ять та ЦАП. Працює він як регістр фази, вміст якого одержує прирощення на деякий фазовий кут через задані інтервали часу. Прирощення фази Dj завантажується у вигляді цифрового коду у вхідні регістри. Пам’ять – є таблицею функцій. Код поточної фази поступає на її адресні входи, а з виходу даних на вхід ЦАП поступає код, що відповідає поточному значенню даної функції. Цап у свою чергу формує аналоговий сигнал.
Рис.21. Схема прямого цифрового синтезу сигналів
Регістр вміщує поточну фазу вихідного сигналу у вигляді цілого числа, яке, будучи поділене на 2N, де N – розрядність суматора, дорівнює частині періоду. Збільшення розрядності регістру підвищує тільки роздільну здатність цієї долі. Частота вихідного сигналу дорівнює добутку частоти тактів Fтакт на прирощення фази в кожному періоді тактів. При використанні N-розрядного суматора частота вихідного сигналу дорівнює
Fвих =Δφ·Fтакт/2N.
Генератори прямого синтезу випускаються у вигляді інтегральних мікросхем. Наприклад, мікросхема AD9850, структура якої показана на рис.21, вміщує 32-розрядний генератор фазового кута та 10-розрядний ЦАП. Завантаження прирощення фази здійснюється по 8-розрядній шині даних побайтово у 4 вхідних регістри. Пам’ять вміщує таблицю синусів. Максимальна тактова частота – 125 МГц. При цьому розділ по частоті складає 0,0291 Гц. Швидкий інтерфейс дозволяє змінювати частоту вихідного сигналу до 23 мільйонів разів за секунду.