Автор работы: Пользователь скрыл имя, 24 Февраля 2014 в 12:05, лекция
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) предназначен для преобразования числа, определенного, как правило, в виде двоичного кода, в напряжение или ток, пропорциональные значению цифрового кода. Схемотехника цифро-аналоговых преобразователей весьма разнообразна. На рис. 1 представлена классификационная схема ЦАП по схемотехническим признакам. Кроме этого, ИМС цифро-аналоговых преобразователей классифицируются по следующим признакам:
По виду выходного сигнала: с токовым выходом и выходом в виде напряжения
Дифференциальная нелинейность - максимальное изменение (с учетом знака) отклонения реальной характеристики преобразования Uвых(D) от оптимальной при переходе от одного значения входного кода к другому смежному значению. Обычно определяется в относительных единицах или в ЕМР. Для характеристики, приведенной на рис. 22,
Монотонность характеристики преобразования - возрастание (уменьшение) выходного напряжения ЦАП Uвых при возрастании (уменьшении) входного кода D. Если дифференциальная нелинейность больше относительного шага квантования h/Uпш, то характеристика преобразователя немонотонна.
Температурная нестабильность ЦА-преобразователя характеризуется температурными коэффициентами погрешности полной шкалы и погрешности смещения нуля.
Погрешности полной шкалы и смещения нуля могут быть устранены калибровкой (подстройкой). Погрешности нелинейности простыми средствами устранить нельзя.
Динамические параметры
Динамические параметры ЦАП определяются по изменению выходного сигнала при скачкообразном изменении входного кода, обычно от величины "все нули" до "все единицы" (рис. 23).
Время установления - интервал времени от момента изменения входного кода (на рис. 23 t=0) до момента, когда в последний раз выполняется равенство
|Uвых-Uпш|=d/2,
Скорость нарастания - максимальная скорость изменения Uвых(t) во время переходного процесса. Определяется как отношение приращения DUвых ко времени t, за которое произошло это приращение. Обычно указывается в технических характеристиках ЦАП с выходным сигналом в виде напряжения. У ЦАП с токовым выходом этот параметр в большой степени зависит от типа выходного ОУ.
Для перемножающих ЦАП с выходом в виде напряжения часто указываются частота единичного усиления и мощностная полоса пропускания, которые в основном определяются свойствами выходного усилителя.
Шумы ЦАП
Шум на выходе ЦАП может
появляться по различным причинам,
вызываемым физическими процессами,
происходящими в
Выбросы (импульсные помехи) - крутые короткие всплески или провалы в выходном напряжении, возникающие во время смены значений выходного кода за счет несинхронности размыкания и замыкания аналоговых ключей в разных разрядах ЦАП. Например, если при переходе от значения кода 011...111 к значению 100...000 ключ самого старшего разряда ЦА-преобразователя с суммированием весовых токов откроется позже, чем закроются ключи младших разрядов, то на выходе ЦАП некоторое время будет существовать сигнал, соответствующий коду 000...000.
Выбросы характерны для быстродействующих ЦАП, где сведены к минимуму емкости, которые могли бы их сгладить. Радикальным способом подавления выбросов является использование устройств выборки-хранения. Выбросы оцениваются по их площади (в пВ*с).
В табл. 2 приведены важнейшие характеристики некоторых типов цифро-аналоговых преобразователей.
Наимено-вание ЦАП |
Разряд-ность, бит |
Число кана-лов |
Тип вы-хода |
Время установ., мкс |
Интер-фейс |
Внутрен-ний ИОН |
Напряж. питания, В |
Мощность потр. мВт |
Примечание | |||
ЦАП широкого применения | ||||||||||||
572ПА1 |
10 |
1 |
I |
5 |
- |
Нет |
5; 15 |
30 |
На МОП-ключах, перемножающий | |||
МАХ504 |
10 |
1 |
U |
25 |
Посл. |
Есть |
5 или +/-5 |
2 |
На МОП-ключах, с инверсной резистивной матрицей | |||
594ПА1 |
12 |
1 |
I |
3,5 |
- |
Нет |
+5, -15 |
600 |
На токовых ключах | |||
МАХ527 |
12 |
4 |
U |
3 |
Парал. |
Нет |
+/-5 |
110 |
Загрузка входных слов по 8-ми выводной шине | |||
DAC8512 |
12 |
1 |
U |
16 |
Посл. |
Есть |
5 |
5 |
||||
AD7841 |
14 |
8 |
U |
20 |
Парал. |
Нет |
5; +/-15 |
420 |
На МОП-ключах, с инверсной резистивной матрицей | |||
AD8600 |
8 |
16 |
U |
2 |
Парал. |
Нет |
5 или +/-5 |
120 |
На МОП-ключах, с инверсной резистивной матрицей | |||
AD8403 |
8 |
4 |
- |
2 |
Посл. |
Нет |
5 |
0,028 |
Цифровой потенциометр | |||
Микромощные ЦАП | ||||||||||||
МАХ515 |
10 |
1 |
U |
25 |
Посл. |
Нет |
5 |
0,7 |
Перемножающий, в 8-ми выводном корпусе | |||
МАХ530 |
12 |
1 |
U |
25 |
Парал. |
Есть |
5 или +/-5 |
0,75 |
Перемножающий, потребление - 0,2 мВт в экономичном режиме | |||
МАХ550В |
8 |
1 |
U |
4 |
Посл. |
Нет |
2,5:5 |
0,2 |
Потребление 5 мкВт в экономичном режиме | |||
AD7390 |
12 |
1 |
U |
60 |
Посл. |
Нет |
2,7:5 |
0,5 |
Перемножающий, SPI-совместимый интерфейс | |||
AD7943 |
12 |
1 |
I |
0,6 |
Посл. |
Нет |
5 |
0,025 |
Перемножающий | |||
AD5321 |
12 |
1 |
U |
10 |
Посл. |
Нет |
5 или 3 |
0,75 (5 ч) |
6-ти выводной корпус, потребление 0,15 мкВт в экономичном режиме. I2C-совместимый интерфейс | |||
Прецизионные ЦАП | ||||||||||||
AD7846 |
16 |
1 |
U |
9 |
Парал. |
Нет |
+/-15 |
100 |
Интегральная нелинейность <= 2 ЕМР | |||
AD7244 |
14 |
2 |
U |
4 |
Посл. |
Есть |
+5 |
200 |
Интегральная нелинейность <= 2 ЕМР | |||
AD760 |
18 |
1 |
U |
13 |
Посл./ Парал. |
Есть |
+5,+/-15 |
700 |
Интегральная нелинейность <= 1 ЕМР | |||
МАХ541 |
16 |
1 |
U |
1 |
Посл. |
Нет |
5 |
1,5 |
Интегральная нелинейность <= 1 ЕМР. 8-ми выв. корпус. Самокалибровка | |||
LTC1650 |
16 |
1 |
U |
4 |
Посл. |
Нет |
+/-5 |
50 |
Перемножающий | |||
Быстродействующие ЦАП | ||||||||||||
AD9720 |
10 |
1 |
I |
4,5 нс |
Парал. |
Есть |
-5,2 |
1100 |
Площадь выбросов <= 1,5 пВс | |||
МАХ555 |
12 |
1 |
U |
0,5 нс (0,024%) |
Парал. |
Нет |
-5,2 |
980 |
Перемножающий. Площадь выбросов <= 5,6 пВс. Rвых=50 Ом | |||
AD9774 |
14 |
1 |
I |
35 |
Парал. |
Есть |
5 |
1125 |
Площадь выбросов <= 5 пВс | |||
AD768 |
16 |
1 |
I |
25 нс |
Парал. |
Есть |
+/- 5 |
460 |
Интегральная нелинейность <= 4 ЕМР | |||
1118ПА3 |
8 |
1 |
I |
10 нс |
- |
Есть |
5, -5,2 |
500 |
По входам совместим с ЭСЛ | |||
Таблица 2