Constă dintr-un DAC. Convertoare analog-digital și digital-analogic. Caracteristicile statice ale DAC

Ministerul Educației și Științei al Ucrainei

Academia Națională Maritimă din Odesa

Departamentul de Electronică Marină

la disciplina „Sisteme de colectare și prelucrare a informațiilor telemetrice”

„Convertoare digital-analogic”

Efectuat:

set de FEM și RE

grupuri 3131

Strukov S.M.

Verificat: art. profesor

Kudelkin I.N.

Odesa – 2007

1. Introducere

2. Informații generale

3. DAC-uri seriale

4. DAC-uri paralele

5. Aplicarea DAC

6. Parametrii DAC

7. Lista referințelor

INTRODUCERE

Ultimele decenii au fost conduse de implementare pe scară largăîn sectorul economiei naţionale de microelectronică şi tehnologia calculatoarelor, schimbul de informații cu care este asigurat prin analog liniar și convertoare digitale(ADC și DAC).

Scena modernă se caracterizează prin mari și extra-mari circuite integrate DAC-uri și ADC-uri cu parametri de înaltă performanță: viteză, erori mici, multi-biți. Includerea LSI DAC și ADC ca o unitate unică, completă din punct de vedere funcțional, a simplificat foarte mult implementarea lor în dispozitive și instalații utilizate atât în cercetarea științifică, cât și în industrie și a făcut posibilă schimb rapid informații între dispozitivele analogice și digitale.

Informații generale

Un convertor digital-analogic (DAC) este conceput pentru a converti un număr, definit de obicei ca un cod binar, într-o tensiune sau curent proporțional cu valoarea codului digital. Proiectarea circuitelor convertoare digital-analogic foarte divers. În fig. Figura 1 prezintă o schemă de clasificare a DAC în funcție de caracteristicile circuitului său. În plus, circuitele integrate ale convertoarelor digital-analogic sunt clasificate în funcție de următoarele criterii:

o După tipul semnalului de ieșire: cu ieșire de curent și ieșire de tensiune.

o După tip interfata digitala: cu intrare serială și cu intrare paralelă cod de introducere.

o După numărul de DAC-uri de pe cip: monocanal și multicanal.

o După viteză: viteză moderată și mare.

Orez. 1. Clasificare DAC

DAC-uri în serie

DAC cu modulare a lățimii impulsului

Foarte des DAC-ul este inclus în sisteme cu microprocesoare. În acest caz, dacă nu este necesară o viteză mare, conversia digital-analogic poate fi realizată foarte ușor folosind modularea lățimii impulsului (PWM). Circuitul DAC cu PWM este prezentat în Fig. 1a.

Orez. 1. DAC cu modulație de lățime a impulsului

Conversia digital-analogic este cel mai simplu organizată dacă microcontrolerul are o funcție de conversie încorporată a lățimii impulsului (de exemplu, AT90S8515 de la Atmel sau 87C51GB de la Intel). Ieșirea PWM controlează comutatorul S. În funcție de adâncimea de biți de conversie specificată (pentru controlerul AT90S8515, sunt posibile moduri de 8, 9 și 10 biți), controlerul, folosind temporizatorul/contorul său, generează o secvență de impulsuri, a căror durată relativă g = tȘi / T este determinată de relație

Unde N- adâncimea de biți de conversie și D- cod convertit. Un filtru trece-jos netezește impulsurile, evidențiind valoarea medie a tensiunii. Ca rezultat, tensiunea de ieșire a convertorului

Circuitul considerat asigură liniaritatea aproape ideală a conversiei și nu conține elemente de precizie (cu excepția sursei de tensiune de referință). Principalul său dezavantaj este performanța scăzută.

DAC condensator comutat în serie

Circuitul PWM DAC discutat mai sus se convertește mai întâi cod digitalîntr-un interval de timp, care se formează folosind un numărător binar cuantic cuantic, astfel încât să se obțină N- Sunt necesare conversii pe 2 biți N cuante de timp (cicluri). Circuitul DAC serial prezentat în Fig. 2 permite conversia digital-analogic să fie efectuată în mult mai puține cicluri de ceas.

În acest circuit, capacitățile condensatorului sunt CU 1 și CU 2 sunt egale. Înainte de începerea ciclului de conversie, condensatorul CU 2 se descarcă cu o cheie S 4 . Cuvântul binar de intrare este specificat ca un cod serial. Conversia sa se realizează secvenţial, pornind de la cifra cea mai puţin semnificativă d 0 . Fiecare ciclu de conversie constă din două semicicluri. În prima jumătate de ciclu condensatorul CU 1 se încarcă la tensiunea de referință U op la d 0 =1 prin închiderea cheii S 1 sau descărcări la zero la d 0 =0 prin închiderea cheii S 2. În a doua jumătate de ciclu cu cheile deschise S 1 ,S 2 și S 4 chei se inchid S 3, ceea ce face ca sarcina să se împartă la jumătate între CU 1 și CU 2. Ca rezultat obținem

U 1 (0)=U afară (0)=( d 0 /2)U op

În timp ce pe condensator CU 2 încărcarea este menținută, procedura de încărcare a condensatorului CU 1 trebuie repetat pentru următoarea cifră d 1 cuvânt de intrare. După un nou ciclu de reîncărcare, tensiunea condensatoarelor va fi

Transformarea se realizează în același mod pentru biții rămași ai cuvântului. Ca urmare pentru N-bit Tensiunea de ieșire DAC va fi egală cu

Dacă trebuie să salvați rezultatul transformării într-un fel perioadă lungă de timp, un UVH ar trebui conectat la ieșirea circuitului. După încheierea ciclului de conversie, ar trebui să efectuați un ciclu de eșantionare, să comutați UVH în modul de stocare și să începeți din nou conversia.

Astfel, circuitul prezentat transformă codul de intrare în 2 N quanta, care este semnificativ mai mică decât cea a unui DAC PWM. Aici, sunt necesari doar doi condensatori mici potriviți. Configurația părții analogice a circuitului nu depinde de adâncimea de biți a codului convertit. Cu toate acestea, în ceea ce privește viteza, un DAC serial este semnificativ inferior convertoarelor paralele digital-analogice, ceea ce îi limitează domeniul de aplicare.

Majoritatea circuitelor DAC paralele se bazează pe suma curenților, puterea fiecăruia dintre acestea fiind proporțională cu greutatea bitului binar digital și ar trebui însumați numai curenții de biți a căror valoare este egală cu 1. De exemplu, să presupunem că doriți pentru a converti un cod binar pe patru biți într-un semnal de curent analogic. Greutatea celei de-a patra cifre, cea mai semnificativă (MSD) va fi 2 3 =8, a treia cifră - 2 2 =4, a doua - 2 1 =2 și cea mai puțin semnificativă (LSB) - 2 0 =1. Dacă greutatea SZR I MZR = 1 mA, atunci I SZR = 8 mA, iar curentul maxim de ieșire al convertorului I out.max = 15 mA și corespunde codului 1111 2. Este clar că codul 1001 2, de exemplu, va corespunde cu I out = 9 mA etc. În consecință, este necesară construirea unui circuit care să asigure generarea și comutarea curenților precisi de cântărire conform legilor date. Cea mai simplă schemă, implementând acest principiu, este prezentat în Fig. 3.

Rezistența rezistențelor este aleasă astfel încât atunci când întrerupătoarele sunt închise, un curent corespunzător greutății descărcării să circule prin ele. Tasta trebuie să fie închisă când bitul corespunzător al cuvântului de intrare egal cu unu. Curentul de ieșire este determinat de relația

Cu o capacitate mare de biți a DAC-ului, rezistențele de setare a curentului trebuie să fie potrivite cu o precizie ridicată. Cele mai stricte cerințe de precizie sunt impuse rezistențelor cu cifrele cele mai mari, deoarece răspândirea curenților în ele nu trebuie să depășească curentul cifrei de ordin inferior. Prin urmare, rezistența s-a extins k-a cifră ar trebui să fie mai mică decât

Din această condiție rezultă că răspândirea rezistenței rezistenței, de exemplu, în a patra cifră nu trebuie să depășească 3%, iar în a 10-a cifră - 0,05% etc.

Schema luată în considerare, cu toată simplitatea ei, are o grămadă de dezavantaje. În primul rând, pentru diferite coduri de intrare, curentul consumat de la sursa de tensiune de referință (RPS) va fi diferit, iar acest lucru va afecta valoarea tensiunii de ieșire RES. În al doilea rând, valorile rezistenței rezistențelor de greutate pot diferi de mii de ori, iar acest lucru face foarte dificilă implementarea acestor rezistențe în circuitele integrate semiconductoare. În plus, rezistența rezistențelor de ordin înalt din DAC-urile multi-biți poate fi comparabilă cu rezistența comutatorului închis, iar acest lucru va duce la o eroare de conversie. În al treilea rând, în acest circuit, se aplică o tensiune semnificativă întrerupătoarelor deschise, ceea ce complică construcția acestora.

Aceste neajunsuri au fost eliminate în circuitul DAC AD7520 (analog domestic al 572PA1), dezvoltat de Analog Devices în 1973, care este acum în esență un standard industrial (multe modele de producție DAC). Diagrama indicată este prezentată în Fig. 4. Tranzistoarele MOS sunt folosite aici ca comutatoare.

DAC cu modulare a lățimii impulsului

DAC condensator comutat în serie

DAC-uri paralele

DAC cu însumarea curenților de greutate
DAC pe surse curente
Formarea semnalului de ieșire sub formă de tensiune
Condensator comutat în paralel DAC
DAC cu însumarea tensiunii

Interfețe de convertizor D/A

DAC cu Interfață serială date de intrare
DAC cu interfață de date de intrare paralelă

aplicație DAC

Manipularea numerelor semnate
Multiplicatori și divizori de funcții
Atenuatoare și integratoare pe DAC-uri
Sisteme de sinteză a semnalului digital direct

Parametrii DAC

Convertoare digital-analogic

Un convertor digital-analogic (DAC) este conceput pentru a converti un număr, definit de obicei ca un cod binar, într-o tensiune sau curent proporțional cu valoarea codului digital. Circuitul convertoarelor digital-analogic este foarte divers. În fig. Figura 1 prezintă o schemă de clasificare a DAC în funcție de caracteristicile circuitului său. În plus, circuitele integrate ale convertoarelor digital-analogic sunt clasificate în funcție de următoarele criterii:

După tipul de semnal de ieșire: cu ieșire de curent și ieșire de tensiune
După tipul de interfață digitală: cu intrare serială și cu intrare paralelă a codului de intrare
După numărul de DAC-uri de pe cip: cu un singur canal și cu mai multe canale
După viteză: viteză moderată și mare

Orez. 1. Clasificare DAC

DAC cu însumarea curenților de greutate

Majoritatea circuitelor DAC paralele se bazează pe suma curenților, puterea fiecăruia dintre acestea fiind proporțională cu greutatea bitului binar digital și ar trebui însumați numai curenții de biți a căror valoare este egală cu 1. De exemplu, să presupunem că doriți pentru a converti un cod binar pe patru biți într-un semnal de curent analogic. A patra cifră, cea mai semnificativă (MSB) va avea o pondere de 2 3 =8, a treia cifră va avea 2 2 =4, a doua va avea 2 1 =2 și cea mai puțin semnificativă cifră va avea 2 0 =1. Dacă greutatea MZR eu MZR = 1 mA, atunci eu SZR =8 mA și curentul maxim de ieșire al convertorului eu ieșire max = 15 mA și corespunde codului 1111 2. Este clar că codul 1001 2, de exemplu, îi va corespunde eu out = 9 mA, etc. În consecință, este necesară construirea unui circuit care să asigure generarea și comutarea curenților precisi de cântărire conform legilor date. Cel mai simplu circuit care implementează acest principiu este prezentat în Fig. 3.

CU Rezistențele rezistențelor sunt alese astfel încât atunci când întrerupătoarele sunt închise, un curent corespunzător greutății descărcării să circule prin ele. Tasta trebuie să fie închisă atunci când bitul corespunzător al cuvântului de intrare este egal cu unu. Curentul de ieșire este determinat de relația

R/R=2 – k

Din această condiție rezultă că răspândirea rezistenței rezistenței, de exemplu, în a patra cifră nu trebuie să depășească 3%, iar în a 10-a cifră – 0,05% etc.

Aceste neajunsuri au fost eliminate în circuitul DAC AD7520 (analog domestic al 572PA1), dezvoltat de Analog Devices în 1973, care este acum în esență un standard industrial (multe modele DAC în serie sunt realizate conform acestuia). Diagrama indicată este prezentată în Fig. 4. Tranzistoarele MOS sunt folosite aici ca comutatoare.

Orez. 4. Circuit DAC cu comutatoare și matrice de impedanță constantă

În acest circuit, setarea coeficienților de ponderare a treptelor convertizorului se realizează prin împărțirea secvenţială a tensiunii de referinţă folosind o matrice rezistivă de impedanţă constantă. Elementul principal al unei astfel de matrice este un divizor de tensiune (Fig. 5), care trebuie să îndeplinească următoarea condiție: dacă este încărcat cu rezistență R n, apoi impedanța sa de intrare R inx trebuie să ia și valoarea R n. Coeficientul de slăbire a lanțului = U 2 /U 1 la această sarcină trebuie să aibă valoarea specificată. Când aceste condiții sunt îndeplinite, obținem următoarele expresii pentru rezistențe:

în conformitate cu fig. 4.

Deoarece în orice poziție a comutatoarelor S k ele conectează bornele inferioare ale rezistențelor la magistrala circuitului comun, sursa de tensiune de referință este încărcată cu o impedanță de intrare constantă Rîn = R. Acest lucru asigură că tensiunea de referință rămâne neschimbată pentru orice cod de intrare DAC.

Conform fig. 4, curenții de ieșire ai circuitului sunt determinați de relații

și curentul de intrare

Deoarece bornele inferioare ale rezistențelor 2 R matrice pentru orice stare de comutare S k conectate la magistrala de circuit comun prin rezistența scăzută a întrerupătoarelor închise, tensiunile de pe întrerupătoare sunt întotdeauna mici, în limita câțiva milivolți. Acest lucru simplifică construcția întrerupătoarelor și a circuitelor de control ale acestora și permite utilizarea unei tensiuni de referință de la gamă largă, inclusiv polarități diferite. Deoarece curentul de ieșire DAC depinde de U op linear (vezi (8)), convertizoarele de acest tip pot fi utilizate pentru multiplicare semnal analog(aplicând-o la intrarea tensiunii de referință) la codul digital. Astfel de DAC-uri sunt numite inmultindu-se(MDAC).

Precizia acestui circuit este redusă de faptul că pentru DAC-urile cu biți înalți, este necesar să se potrivească rezistența. R 0 întrerupătoare cu curenți de descărcare. Acest lucru este important în special pentru cheile de comandă superioară. De exemplu, în DAC-ul AD7520 pe 10 biți, MOSFET-urile cheie ale celor mai importanți șase biți sunt făcute diferite ca suprafață și rezistență. R 0 creste in functie de cod binar(20, 40, 80, …, 640 Ohm). În acest fel, căderile de tensiune între comutatoarele primilor șase biți sunt egalizate (până la 10 mV), ceea ce asigură monotonitatea și liniaritatea răspunsului tranzitoriu DAC. DAC 572PA2 pe 12 biți are o neliniaritate diferențială de până la 0,025% (1 LSB).

Uneori se pare că lumea digitală se îmbină aproape complet cu realul. Dar, în ciuda apariției unor sisteme precum „gigaFLOPS”, „22 nm” și multe altele lumea realaîncăpățânat rămâne analog și nu digital, și mai trebuie să lucrăm cu noi sisteme digitale, in care lumea modernă sunt prezente aproape peste tot.

Convertorul digital-analogic DAC convertește intrarea semnal digitalîn weekend analogic. Definiția „preciziei” poate varia (în funcție de producător), dar vom descrie convertoare digital-analogic cu rezoluții de la 8 la 16 biți și viteze de până la 10 MSa/s. Aceste convertoare digital-analogic (DAC) sunt utilizate în diverse sisteme– echipamente audio și video, control procesor, instrumente de masura, sisteme de automatizare, sisteme de acționare electrică și multe altele. Fiecare sistem individual are cerințe DAC individuale, cum ar fi rezoluție, statică și caracteristici dinamice, consumul de energie și altele.

În parametri și descriere tehnica specifică eroarea de compensare, neliniaritatea diferenţială (DNL), neliniaritatea integrală (INL) şi alţi parametri necesari pentru a asigura o bună performanţă în sisteme curent continuu, de exemplu, cum ar fi controlul unei acționări electrice sau a unui proces tehnologic.

Unele aplicații, cum ar fi generarea semnalului de afișare, subliniază necesitatea unei bune performanțe AC, care este specificată în fișa de date în termeni de decalaj, zgomot și lățime de bandă. Realizarea dispozitivului în sine folosind un DAC este mult mai dificilă decât alegerea unui convertor digital-analogic dintr-un catalog, deoarece, pe lângă DAC, sistemul va include mult mai multe componente electronice, a cărui influență trebuie luată în considerare și. Mai jos vom încerca să luăm în considerare acest lucru.
Conţinut:

Trei arhitecturi de bază pentru DAC-uri de precizie

Când selectați precizia convertorului D/A pentru sistemul dvs., este important ca specificația DAC să corespundă cerințelor sistemului. În comparație cu abundența arhitecturilor convertoare analog-digitale ADC Alegerea unui convertor D/A poate părea o sarcină ușoară, deoarece există doar trei arhitecturi DAC principale. Dar aceasta pare doar o sarcină ușoară, deoarece diferențele de performanță ale fiecărei arhitecturi sunt destul de semnificative.

DAC-ul folosește trei arhitecturi principale - string (serial), R-2R, multiplicator DAC (MDAC).

Convertor de șiruri digital-analogic

Conceptul din spatele convertorului cu șiruri digital-analogic vine de la Lord Kelvin de la mijlocul anilor 1800:

Decodorul de intrare are mai multe comutatoare, câte unul pentru fiecare combinație de biți. Fiecare intrare digitală este conectată la amplificatorul de tensiune de ieșire corespunzător.

DAC-ul de N biți constă dintr-o secvență de 2 N rezistențe de potrivire, precum și o sursă de tensiune la un capăt și masă la celălalt. Un DAC pe trei biți (imaginea de mai sus) necesită opt rezistențe și șapte comutatoare, dar aceste numere cresc foarte mult odată cu creșterea adâncimii de biți și pentru un DAC pe 16 biți aveți deja nevoie de 65536 de rezistențe!!! Acest număr este foarte mare, chiar și pentru sisteme moderne. Pentru a reduce numărul de rezistențe, se folosesc amplificatoare de interpolare și robinete la rezistențele individuale.

Convertoarele șir sau seriale digital-analogic sunt destul de potrivite pentru majoritatea aplicațiilor de precizie, cum ar fi sistemele de control al mișcării control automat(la servo și la controlul unei acționări electrice).

Tensiune de ieșire DAC-urile șir sunt inițial monotone, cu o neliniaritate diferențială bună (DNL), dar neliniaritatea sa integrală (INL) nu este foarte bună, deoarece depinde direct de eroarea rezistenței. Dintr-o perspectivă a sistemului AC, DAC-urile șir prezintă performanțe mai scăzute decât alte arhitecturi, deoarece au niveluri de zgomot relativ ridicate datorită impedanțelor ridicate ale rezistenței, iar structura de comutare face ca procesarea semnalului să încetinească în timpul tranzițiilor, limitând rata actualizărilor.

Arhitectura R-2R

Această arhitectură este cea mai comună printre convertoarele digital-analogic și diagrama ei este prezentată mai jos:

Această arhitectură folosește numai rezistențe cu două rezistențe diferite, raportul dintre care este definit ca 2 la 1.

Când un anumit bit este setat, rezistorul 2R corespunzător este comutat în poziția V REF - H, altfel este setat în poziția V REF - L (sol). Ca rezultat, obținem o tensiune de ieșire care va fi suma tuturor tensiunilor ladder 2R.

Arhitectura R-2R este potrivită pentru utilizarea în instalații și dispozitive industriale. Sunt mai precise decât convertoarele D/A cu șir, au niveluri de zgomot mai scăzute datorită prezenței unei rezistențe mai puțin rezultate și au performanțe INL și DNL mai bune.

Conversia semnalului într-un convertor cu arhitectură R-2R implică comutarea pinului 2R între V REF - H și V REF - L. Rezistoarele interne și comutatoarele din interiorul dispozitivului nu se aliniază perfect, ceea ce poate duce la anumite erori în procesul de comutare.

Multiplicarea convertorului digital-analogic MDAC

Convertorul multiplicator MDAC folosește și arhitectura R-2R, dar cu o tensiune de referință de V REF. Diagrama de mai jos:

Când bitul este setat, rezistorul 2R corespunzător este conectat la pământ virtual - însumarea amplificator operațional. De aceea, convertorul digital-analogic multiplicator nu produce tensiune, ci curent, în timp ce tensiunea de referință V REF o poate depăși pe cea nominală sau poate fi complet negativă.

Sursa V REF este „văzută” în MDAC rezistență constantă, egal cu R, are prin urmare întotdeauna un curent de ieșire constant, ceea ce îmbunătățește performanța în timpul tranzițiilor rapide, deoarece nu este nevoie să așteptați până când valoarea tensiunii de referință este restabilită. În funcție de codul digital, fluxul de curent este împărțit într-un contact de ieșire și un contact de masă. Aceasta înseamnă că impedanța de ieșire va fi diferită, ceea ce face oarecum dificilă selectarea unui amplificator operațional extern.

Pentru a îmbunătăți performanța de ieșire, MDAC-urile includ un rezistor intern ca feedback, cu un răspuns termic corespunzător aproximativ rezistorului intern al etapei. Zgomotul intern de la un convertor digital-analogic care se înmulțește provine atât de la rezistențele de etapă, cât și de la rezistența de feedback. Deoarece impedanța de ieșire este dependentă de cod, câștigul de zgomot depinde și de acesta, deși nivelul de zgomot al MDAC este mult mai mic decât cel al DAC-urilor seriale (șir). Este de remarcat faptul că amplificatorul operațional extern op-amp poate fi cu nivel scăzut zgomot

Unul dintre dezavantaje este că semnal de intrare este inversul ieșirii, care la rândul său necesită o operație suplimentară de inversare.

Înțelegerea parametrilor de performanță AC

Pentru a obține performanță maximă de la un convertor AC D/A, trebuie să înțelegeți anumite complexități, precum și pași posibili, care se poate face pentru optimizare.

Timpul necesar unui amplificator operațional pentru a atinge valoarea finală este unul dintre principalii indicatori ai calității DAC. Timpii de răspuns ai convertorului digital-analogic sunt afișați mai jos:

Timp mort ( Timp mort): acesta este timpul necesar pentru a atinge 10% din valoarea cerută a semnalului analogic de ieșire, începând din momentul în care codul digital ajunge la convertorul digital-analogic;
Timp de creștere a ieșirii ( Sleap time): timpul necesar pentru ca semnalul de ieșire analogic să crească de la 10% la 90%;
Timp de recuperare și de decontare ( Timp de recuperare timp de decontare liniară): depăşirea şi stabilirea unui semnal analogic de o formă dată;

Odată ce semnalul de ieșire analogic se află în intervalul de eroare acceptabil, procesul este complet, chiar dacă semnalul încă fluctuează, dar se află în intervalul de eroare acceptabil.

Mai jos este răspunsul tranzitoriu al unui convertor digital-analogic R-2R DAC988 real, cu un singur canal, pe 18 biți:

Timpul de stabilire a semnalului este măsurat din momentul în care semnalul LDAC scade, după care începe tranzitoriul sistemului. Vă rugăm să rețineți că procesul de dezintegrare a semnalului este cel mai lung, cu proces lung recuperare și influența nesemnificativă a semnalului static asupra acestuia.

Erori de comutare

Modificarea ideală a semnalului de ieșire DAC este o creștere sau o scădere monotonă, dar în realitate nu este cazul, iar modificările semnalului apar brusc. Spre deosebire de timpul de stabilire, eroarea de comutare este cauzată de comutarea internă nepotrivită (factorul dominant) sau de cuplarea capacitivă între semnalele de intrare digitală și de ieșire analogică:

Eroarea este caracterizată de zona sub impulsul fals pozitiv și negativ și este măsurată în volți-secunde (cel mai adesea în µV∙s sau nV∙s).

Pe măsură ce crește numărul de comutatoare paralele, crește și eroarea. Acesta este unul dintre dezavantajele arhitecturii R-2R. Erorile din arhitectura R-2R sunt cele mai vizibile la schimbarea tuturor biților sau la comutarea celor mai semnificativi biți, la trecerea de la 0x7FFF la 0x8000 (pentru DAC-uri pe 16 biți).

Dacă este imposibil să se reducă numărul de rezistențe de comutare în serie, atunci acestea sunt utilizate la ieșirea convertorului, circuitele sunt prezentate mai jos:

Figura a) prezintă cel mai simplu filtru RC, care este instalat la ieșire și vă permite să reduceți ușor nivelul de amplitudine al erorii de ieșire, dar astfel întârzie rata de creștere a semnalului, crescând astfel timpul de întârziere. Figura b) prezintă o opțiune cu adăugarea unui eșantion și menținerea circuitului. Da, acest lucru vă permite să reduceți eroarea la aproape zero, dar este extrem de dificil să implementați o astfel de schemă, deoarece impune cerințe stricte privind timpul de răspuns, precum și sincronizarea strictă cu rata de reîmprospătare a DAC.

Surse de zgomot

Zgomotul este una dintre cele mai importante componente de performanță ale unui convertor AC D/A modern. Există trei surse principale de zgomot − circuit intern rezistențe, amplificatoare interne și externe, surse de tensiune de referință. Efectul rezistențelor interne asupra zgomotului convertorului a fost discutat mai devreme în acest articol, așa că să ne uităm la celelalte două surse de zgomot.

Zgomot extern amplificatorului operațional

Ieșirea amplificatorului DAC este o altă sursă de zgomot. MDAC folosește un amplificator operațional extern, dar alte arhitecturi folosesc un amplificator operațional intern, care afectează cifra generală a zgomotului de ieșire.

Zgomotul dintr-un circuit op-amp are trei componente principale:

zgomot 1/f sau zgomot de pâlpâire;
Zgomot de tensiune în bandă largă sau zgomot alb;
Zgomot de tensiuni și curenți pe rezistențe;

Primele două sunt considerate proprietăți interne ale amplificatorului operațional în sine, iar lățimea de bandă este limitată de convertorul D/A în sine, reducând foarte mult impactul zgomotului de bandă largă. Pentru performanță mai bună Pe AC, ar trebui să acordați atenție amplificatoarelor operaționale cu zgomot 1/f scăzut.

Zgomot de la tensiunea de referință externă V REF

Zgomotul de ieșire al DAC depinde direct de zgomotul din tensiunea de referință, care poate fi fie extern, fie intern. Pentru a asigura performanță maximă și zgomot minim, este necesar să utilizați surse de tensiune de referință de înaltă calitate. Există selecție uriașă surse de tensiune de referință de la mai mulți producători.

Concluzie

Obținerea performanțelor AC maxime de la un DAC de precizie este o combinație între înțelegerea specificațiilor, alegerea arhitecturii potrivite și adăugarea celei potrivite. componente externe, și, bineînțeles, urmând metode dovedite pentru selectarea și calcularea componentelor electronice.

Ministerul Educației și Științei al Ucrainei

Academia Națională Maritimă din Odesa

Departamentul de Electronică Marină

la disciplina „Sisteme de colectare și prelucrare a informațiilor telemetrice”

„Convertoare digital-analogic”

Efectuat:

set de FEM și RE

grupuri 3131

Strukov S.M.

Verificat: art. profesor

Kudelkin I.N.

Odesa – 2007

1. Introducere

2. Informații generale

3. DAC-uri seriale

4. DAC-uri paralele

5. Aplicarea DAC

6. Parametrii DAC

7. Lista referințelor

INTRODUCERE

Ultimele decenii s-au datorat introducerii pe scară largă a microelectronicii și tehnologiei informatice în economia națională, schimbul de informații cu care este asigurat de convertoare liniare analogice și digitale (ADC și DAC).

Etapa modernă se caracterizează prin circuite integrate mari și ultra-mari DAC-uri și ADC-uri cu parametri de înaltă performanță: viteză, erori mici, multi-bit. Includerea unui DAC și ADC LSI ca o singură unitate completă funcțional a simplificat foarte mult implementarea acestora în dispozitivele și instalațiile utilizate atât în cercetarea științifică, cât și în industrie și a făcut posibil schimbul rapid de informații între dispozitivele analogice și digitale.

Informații generale

Un convertor digital-analogic (DAC) este conceput pentru a converti un număr, definit de obicei ca un cod binar, într-o tensiune sau curent proporțional cu valoarea codului digital. Circuitul convertoarelor digital-analogic este foarte divers. În fig. Figura 1 prezintă o schemă de clasificare a DAC în funcție de caracteristicile circuitului său. În plus, circuitele integrate ale convertoarelor digital-analogic sunt clasificate în funcție de următoarele criterii:

o După tipul semnalului de ieșire: cu ieșire de curent și ieșire de tensiune.

o După tipul de interfață digitală: cu intrare serială și cu intrare paralelă a codului de intrare.

o După numărul de DAC-uri de pe cip: monocanal și multicanal.

o După viteză: viteză moderată și mare.

Orez. 1. Clasificare DAC

DAC-uri în serie

DAC cu modulare a lățimii impulsului

Foarte des, un DAC face parte din sistemele cu microprocesoare. În acest caz, dacă nu este necesară o viteză mare, conversia digital-analogic poate fi realizată foarte ușor folosind modularea lățimii impulsului (PWM). Circuitul DAC cu PWM este prezentat în Fig. 1a.

Orez. 1. DAC cu modulație de lățime a impulsului

Unde N- adâncimea de biți de conversie și D- cod convertit. Un filtru trece-jos netezește impulsurile, evidențiind valoarea medie a tensiunii. Ca rezultat, tensiunea de ieșire a convertorului

DAC condensator comutat în serie

Circuitul PWM DAC discutat mai sus convertește mai întâi codul digital într-un interval de timp, care este generat folosind un numărător binar cuantic cuantic, astfel încât să se obțină N- Sunt necesare conversii pe 2 biți N cuante de timp (cicluri). Circuitul DAC serial prezentat în Fig. 2 permite conversia digital-analogic să fie efectuată în mult mai puține cicluri de ceas.

U 1 (0)=U afară (0)=( d 0 /2)U op

Transformarea se realizează în același mod pentru biții rămași ai cuvântului. Ca urmare pentru N-bit Tensiunea de ieșire DAC va fi egală cu

Dacă doriți să salvați rezultatul conversiei pentru o perioadă lungă de timp, ar trebui să conectați un UVH la ieșirea circuitului. După încheierea ciclului de conversie, ar trebui să efectuați un ciclu de eșantionare, să comutați UVH în modul de stocare și să începeți din nou conversia.

Majoritatea circuitelor DAC paralele se bazează pe suma curenților, puterea fiecăruia dintre acestea fiind proporțională cu greutatea bitului binar digital și ar trebui însumați numai curenții de biți a căror valoare este egală cu 1. De exemplu, să presupunem că doriți pentru a converti un cod binar pe patru biți într-un semnal de curent analogic. Greutatea celei de-a patra cifre, cea mai semnificativă (MSD) va fi 2 3 =8, a treia cifră - 2 2 =4, a doua - 2 1 =2 și cea mai puțin semnificativă (LSB) - 2 0 =1. Dacă greutatea SZR I MZR = 1 mA, atunci I SZR = 8 mA, iar curentul maxim de ieșire al convertorului I out.max = 15 mA și corespunde codului 1111 2. Este clar că codul 1001 2, de exemplu, va corespunde cu I out = 9 mA etc. În consecință, este necesară construirea unui circuit care să asigure generarea și comutarea curenților precisi de cântărire conform legilor date. Cel mai simplu circuit care implementează acest principiu este prezentat în Fig. 3.

Rezistența rezistențelor este aleasă astfel încât atunci când întrerupătoarele sunt închise, un curent corespunzător greutății descărcării să circule prin ele. Tasta trebuie să fie închisă atunci când bitul corespunzător al cuvântului de intrare este egal cu unu. Curentul de ieșire este determinat de relația

Cu o capacitate mare de biți a DAC-ului, rezistențele de setare a curentului trebuie să fie potrivite cu o precizie ridicată. Cele mai stricte cerințe de precizie sunt impuse rezistențelor cu cifrele cele mai mari, deoarece răspândirea curenților în ele nu trebuie să depășească curentul cifrei de ordin inferior. Prin urmare, răspândirea rezistenței în descărcarea k-a ar trebui să fie mai mică decât

Din această condiție rezultă că răspândirea rezistenței rezistenței, de exemplu, în a patra cifră nu trebuie să depășească 3%, iar în a 10-a cifră - 0,05% etc.

Aceste neajunsuri au fost eliminate în circuitul DAC AD7520 (analog domestic al 572PA1), dezvoltat de Analog Devices în 1973, care este acum în esență un standard industrial (multe modele DAC în serie sunt realizate conform acestuia). Diagrama indicată este prezentată în Fig. 4. Tranzistoarele MOS sunt folosite aici ca comutatoare.

Orez. 4. Circuit DAC cu comutatoare și matrice de impedanță constantă

În acest circuit, setarea coeficienților de ponderare a treptelor convertizorului se realizează prin împărțirea secvenţială a tensiunii de referinţă folosind o matrice rezistivă de impedanţă constantă. Elementul principal al unei astfel de matrice este un divizor de tensiune (Fig. 5), care trebuie să îndeplinească următoarea condiție: dacă este încărcată cu rezistența R n, atunci rezistența sa de intrare R in trebuie să ia și valoarea R n. Coeficientul de slăbire a lanțului a=U 2 /U 1 la această sarcină ar trebui să aibă valoarea stabilită. Când aceste condiții sunt îndeplinite, obținem următoarele expresii pentru rezistențe:

La codificare binară a = 0,5. Dacă punem R n =2R, atunci R s =R și R p =2R în conformitate cu Fig.4.

Deoarece în orice poziție a comutatoarelor S k conectează bornele inferioare ale rezistențelor la magistrala de circuit comun, sursa de tensiune de referință este încărcată cu o rezistență de intrare constantă Rin =R. Acest lucru asigură că tensiunea de referință rămâne neschimbată pentru orice cod de intrare DAC.

Conform fig. 4, curenții de ieșire ai circuitului sunt determinați de relații

și curentul de intrare

Deoarece bornele inferioare ale rezistențelor 2R ale matricei, în orice stare a comutatoarelor S k, sunt conectate la magistrala de circuit comună prin rezistența scăzută a întrerupătoarelor închise, tensiunile de pe întrerupătoare sunt întotdeauna mici, cu câțiva milivolți. . Acest lucru simplifică construcția întrerupătoarelor și a circuitelor de control și permite utilizarea tensiunilor de referință dintr-o gamă largă, inclusiv polarități diferite. Deoarece curentul de ieșire al DAC depinde liniar de U op (vezi (8)), convertoarele de acest tip pot fi utilizate pentru a multiplica semnalul analogic (aplicându-l la intrarea tensiunii de referință) cu un cod digital. Astfel de DAC-uri sunt numite DAC-uri multiplicatoare (MDAC).

Precizia acestui circuit este redusă de faptul că, pentru DAC-urile cu o capacitate mare de biți, este necesară potrivirea rezistenței R 0 a comutatoarelor cu curenții de biți. Acest lucru este important în special pentru cheile de comandă superioară. De exemplu, în DAC-ul AD7520 pe 10 biți, MOSFET-urile cheie ale celor mai importanți șase biți sunt făcute diferite ca zonă și rezistența lor R0 crește în funcție de codul binar (20, 40, 80, : , 640 Ohmi). În acest fel, căderile de tensiune între comutatoarele primilor șase biți sunt egalizate (până la 10 mV), ceea ce asigură monotonitatea și liniaritatea răspunsului tranzitoriu DAC. DAC 572PA2 pe 12 biți are o neliniaritate diferențială de până la 0,025% (1 LSB).

DAC-urile bazate pe comutatoare MOS au performanțe relativ scăzute datorită capacității mari de intrare a comutatoarelor MOS. Același 572PA2 are un timp de stabilire a curentului de ieșire la schimbarea codului de intrare de la 000...0 la 111...1, egal cu 15 μs. DAC7611 Burr-Braun pe 12 biți are un timp de reglare a tensiunii de ieșire de 10 µs. În același timp, DAC-urile bazate pe comutatoare MOS au un consum minim de energie. Același DAC7611 consumă doar 2,5 mW. ÎN În ultima vreme Au apărut modele DAC de tipul discutat mai sus cu performanțe mai mari. Astfel, AD7943 pe 12 biți are un timp de stabilire a curentului de 0,6 μs și un consum de energie de doar 25 μW. Autoconsumul redus permite ca astfel de DAC-uri cu micro-putere să fie alimentate direct de la sursa de tensiune de referință. Mai mult, este posibil să nu aibă nici măcar un pin pentru conectarea unui ION, de exemplu, AD5321.

DAC pe surse curente

DAC-urile bazate pe surse de curent au o precizie mai mare. Spre deosebire de versiunea anterioară, în care curenții de greutate sunt formați din rezistențe de rezistență relativ scăzută și, ca urmare, depind de rezistența comutatoarelor și de sarcină, în acest caz curenții de greutate sunt furnizați de surse de curent tranzistor cu dinamică ridicată. rezistenţă. Un circuit simplificat al unui DAC folosind surse de curent este prezentat în Fig. 6.

Orez. 6. Circuit DAC pe surse de curent

Curenții de greutate sunt generați folosind o matrice rezistivă. Potențialele bazelor tranzistoarelor sunt aceleași, iar pentru ca potențialele emițătorilor tuturor tranzistorilor să fie egale, ariile emițătorilor acestora sunt făcute diferite în funcție de coeficienții de ponderare. Rezistorul din dreapta al matricei nu este conectat la magistrala comună, ca în diagrama din Fig. 4 și la două tranzistoare identice VT 0 și VT n conectate în paralel, drept urmare curentul prin VT 0 este egal cu jumătate din curentul prin VT 1. Tensiunea de intrare pentru matricea rezistivă este creată folosind tranzistorul de referință VT op și amplificatorul operațional OU1, a cărui tensiune de ieșire este setată astfel încât curentul de colector al tranzistorului VT op să ia valoarea I op. Curent de ieșire pentru DAC de N biți

Exemple tipice de DAC-uri bazate pe comutatoare de curent cu tranzistoare bipolare ca comutatoare sunt 594PA1 pe 12 biți cu un timp de stabilire de 3,5 μs și o eroare de liniaritate de cel mult 0,012% și AD565 pe 12 biți, care are un timp de stabilire de 0,2 μs cu aceeași eroare de liniaritate. AD668 are performanțe și mai mari, cu un timp de stabilire de 90 ns și aceeași eroare de liniaritate. Printre noile evoluții, putem remarca AD9764 pe 14 biți cu un timp de stabilire de 35 ns și o eroare de liniaritate de cel mult 0,01%. Etapele diferențiale bipolare sunt adesea folosite ca comutatoare de curent S k, în care funcționează tranzistoarele modul activ. Acest lucru permite reducerea timpului de așezare la câteva nanosecunde. Circuitul comutatorului de curent pentru amplificatoarele diferențiale este prezentat în Fig. 7.

Cascadele diferențiale VT 1 -VT 3 și VT" 1 -VT" 3 sunt formate din supape ESL standard. Curentul I k care curge prin terminalul colector al emițătorului de ieșire este curentul de ieșire al celulei. Dacă se aplică tensiune la intrarea digitală D k nivel inalt, apoi tranzistorul VT 3 se deschide și tranzistorul VT" 3 se închide. Curentul de ieșire este determinat de expresia

Precizia crește semnificativ dacă rezistorul Re este înlocuit cu o sursă de curent continuu, ca în circuitul din Fig. 6. Datorită simetriei circuitului, este posibil să se genereze doi curenți de ieșire - direct și invers. Cele mai rapide modele de astfel de DAC-uri au niveluri de intrare ESL. Un exemplu este MAX555 pe 12 biți, care are un timp de stabilire de 4 ns până la nivelul de 0,1%. Deoarece semnalele de ieșire ale unor astfel de DAC-uri acoperă domeniul de frecvență radio, ele au o impedanță de ieșire de 50 sau 75 ohmi, care trebuie să fie potrivită cu impedanța undei cablu conectat la ieșirea convertizorului.

APLICAȚIE DAC

Schemele de utilizare a convertoarelor digital-analogic se referă nu numai la domeniul conversiei cod-analogic. Folosind proprietățile lor, puteți determina produsele a două sau mai multe semnale, puteți construi divizoare de funcții, legături analogice controlate de microcontrolere, cum ar fi atenuatoare, integratoare. Generatoarele de semnal sunt, de asemenea, un domeniu important de aplicare pentru DAC-uri, inclusiv generatoarele de semnal liber de la. Mai jos sunt câteva circuite de procesare a semnalului care includ convertoare D-A.

Manipularea numerelor semnate

Până acum, când descriu convertoare digital-analogice, intrarea informatii digitale reprezentate sub formă de numere naturale (unipolare). Procesarea numerelor întregi (bipolare) are anumite caracteristici. De obicei, numerele întregi binare sunt reprezentate folosind cod suplimentar. În acest fel, folosind opt cifre, puteți reprezenta numere în intervalul de la -128 la +127. La introducerea numerelor în DAC, acest interval de numere este mutat la 0...255 prin adăugarea a 128. Numerele mai mari de 128 sunt considerate pozitive, iar numerele mai mici de 128 sunt considerate negative. Numărul mediu 128 corespunde cu zero. Această reprezentare a numerelor semnate se numește cod deplasat. Adăugarea unui număr care este jumătate din scara completă a unui bit dat (în exemplul nostru este 128) se poate face cu ușurință prin inversarea celui mai semnificativ (semn) bit. Corespondența codurilor considerate este ilustrată în Tabel. 1.

tabelul 1

Relația dintre mărimile digitale și analogice

Pentru a obține un semnal de ieșire cu semnul corect, este necesară schimbarea inversă scăzând curentul sau tensiunea care este jumătate din scara convertorului. Pentru tipuri variate DAC poate face acest lucru în moduri diferite. De exemplu, cu DAC-uri bazate pe surse de curent, domeniul de variație a tensiunii de referință este limitat, iar tensiunea de ieșire are o polaritate opusă polarității tensiunii de referință. În acest caz modul bipolar Acest lucru se realizează cel mai simplu prin includerea unui rezistor de polarizare suplimentar Rcm între ieșirea DAC și intrarea tensiunii de referință (Fig. 8a). Rezistorul R cm este fabricat pe un cip IC. Rezistența sa este aleasă astfel încât curentul I cm să fie jumătate din valoarea maximă a curentului de ieșire DAC.

În principiu, problema polarizării curentului de ieșire poate fi rezolvată în mod similar pentru DAC-urile bazate pe comutatoare MOS. Pentru a face acest lucru, trebuie să inversați tensiunea de referință și apoi să generați un curent de polarizare din -U op, care ar trebui să fie scăzut din curentul de ieșire DAC. Cu toate acestea, pentru a menține stabilitatea temperaturii, este mai bine să vă asigurați că curentul de polarizare este generat direct în DAC. Pentru a face acest lucru, în diagrama din Fig. 8a, este introdus un al doilea amplificator operațional și a doua ieșire a DAC este conectată la intrarea acestui amplificator operațional (Fig. 8b).

Al doilea curent de ieșire DAC,

La intrarea op-amp1, curentul I" out este însumat cu curentul I mr, corespunzător unității cifrei celei mai puțin semnificative a codului de intrare.

Curentul total este inversat. Curentul care curge prin rezistorul de feedback R os OU2 este

și atunci când

În cazul lui N=8, aceasta coincide cu datele din tabel până la un factor de 2. 6, ținând cont de faptul că pentru un convertor bazat pe MOS comută curentul maxim de ieșire

Dacă rezistențele R2 sunt bine adaptate în rezistență, atunci o modificare absolută a valorii lor cu fluctuațiile de temperatură nu afectează tensiunea de ieșire a circuitului.

Pentru convertoarele digital-analogic cu un semnal de ieșire sub formă de tensiune, construite pe o matrice rezistivă inversă (vezi Fig. 9), modul bipolar poate fi implementat mai ușor (Fig. 8c). De obicei, astfel de DAC-uri conțin un amplificator tampon de ieșire pe cip. Pentru a opera DAC într-o conexiune unipolară, borna liberă a rezistorului inferior R din circuit nu este conectată sau este conectată la un punct comun al circuitului pentru a dubla tensiunea de ieșire. Să lucrez în incluziunea bipolară ieșirea liberă a acestui rezistor este conectată la intrarea tensiunii de referință a DAC. În acest caz, amplificatorul operațional funcționează în conexiune diferențială și tensiunea de ieșire

După cum sa menționat mai sus, convertoarele D-A bazate pe comutatoare MOS permit modificări ale tensiunii de referință într-un interval larg, inclusiv o modificare a polarității. Tensiunea de ieșire a DAC este proporțională cu produsul dintre tensiunea de referință și codul digital de intrare. Această circumstanță face posibilă utilizarea directă a unor astfel de DAC-uri pentru a multiplica un semnal analogic cu un cod digital.

Când DAC-ul este conectat unipolar, semnalul de ieșire este proporțional cu produsul dintre un semnal analog bipolar și un cod digital unipolar. Un astfel de multiplicator se numește multiplicator în două cadrane. Când DAC-ul este conectat bipolar (Fig. 8b și 8c), semnalul de ieșire este proporțional cu produsul dintre un semnal analog bipolar și un cod digital bipolar. Acest circuit poate funcționa ca un multiplicator cu patru cadrane.

Împărțirea tensiunii de intrare cu o scară digitală M D =D/2 N se realizează folosind un circuit divizor în două cadrane (Fig. 9).

În diagrama din fig. 9a, un convertor comutator MOS cu o ieșire de curent funcționează ca un convertor de tensiune la curent controlat de codul D și inclus în circuitul de feedback al amplificatorului operațional. Tensiunea de intrare este aplicată la terminalul liber al rezistenței de feedback DAC situat pe cipul IC.

În acest circuit, curentul de ieșire al DAC este

că atunci când condiţia R os = R este îndeplinită, dă

Trebuie remarcat faptul că cu codul „toate zerourile” se deschide feedback-ul. Acest mod poate fi prevenit fie prin dezactivarea unui astfel de cod în software, fie prin conectarea unui rezistor cu o rezistență egală cu R·2 N+1 între ieșirea și intrarea de inversare a amplificatorului operațional.

În Fig. 9b. Tensiunile de ieșire și de intrare ale acestui circuit sunt legate de ecuație

asta implică .

În acest circuit, amplificatorul este acoperit atât de feedback pozitiv, cât și de negativ. Pentru ca feedback-ul negativ să prevaleze (în caz contrar, amplificatorul operațional se va transforma într-un comparator), condiția D trebuie îndeplinită<2 N-1 или M D <1/2. Это ограничивает значение входного кода нижней половиной шкалы.

PARAMETRI DAC

Cu o creștere secvențială a valorilor semnalului digital de intrare D(t) de la 0 la 2 N -1 prin unitatea cea mai puțin semnificativă (EMP), semnalul de ieșire U out (t) formează o curbă în trepte. Această dependență este de obicei numită caracteristică de conversie DAC. În absența erorilor hardware, punctele medii ale pașilor sunt situate pe linia dreaptă ideală 1 (Fig. 10), care corespunde caracteristicii de transformare ideală. Caracteristica reală de transformare poate diferi semnificativ de cea ideală în ceea ce privește dimensiunea și forma pașilor, precum și locația acestora pe planul de coordonate. Există o serie de parametri pentru a cuantifica aceste diferențe.

Orez. 10 Caracteristicile statice ale conversiei DAC

Parametri statici

Rezoluție - incrementează U la conversia valorilor adiacente D j, adică. diferit pe EMR. Acest increment este pasul de cuantificare. Pentru codurile de conversie binare, valoarea nominală a etapei de cuantizare este h=U psh /(2 N -1), unde U psh este tensiunea maximă nominală de ieșire a DAC (tensiune la scară maximă), N este capacitatea de biți a DAC. Cu cât este mai mare adâncimea de biți a convertorului, cu atât rezoluția acestuia este mai mare. Eroarea la scară completă este diferența relativă dintre valorile reale și ideale ale limitei scalei de conversie în absența offset-ului zero.

Este componenta multiplicativă a erorii totale. Uneori indicat de numărul EMP corespunzător.

Zero offset error - valoarea lui U out când codul de intrare DAC este zero. Este o componentă aditivă a erorii totale. De obicei exprimat în milivolți sau ca procent din scara completă:

Neliniaritatea este abaterea maximă a caracteristicii de conversie U out (D) de la cea optimă (linia 2 din Fig. 10). Caracteristica optimă este găsită empiric astfel încât să minimizeze valoarea erorii de neliniaritate. Neliniaritatea este de obicei definită în unități relative, dar în datele de referință este dată și în EMP. Pentru caracteristicile prezentate în fig. 10

Neliniaritatea diferențială este modificarea maximă (ținând cont de semn) a abaterii caracteristicii reale de transformare U out (D) de la cea optimă la trecerea de la o valoare a codului de intrare la o altă valoare adiacentă. De obicei definit în unități relative sau în EMR. Pentru caracteristicile prezentate în fig. 10,

Monotonitatea caracteristicii de conversie este o creștere (scădere) a tensiunii de ieșire a DAC U out cu o creștere (scădere) a codului de intrare D. Dacă neliniaritatea diferențială este mai mare decât pasul de cuantificare relativă h/U psh, atunci caracteristica convertorului este nemonotonă.

Instabilitatea de temperatură a unui convertor DA este caracterizată de coeficienții de temperatură de eroare la scară completă și eroare de compensare zero.

Erorile la scară completă și la zero offset pot fi corectate prin calibrare (tuning). Erorile de neliniaritate nu pot fi eliminate prin mijloace simple.

Parametrii dinamici ai DAC sunt determinați de modificarea semnalului de ieșire atunci când codul de intrare se schimbă brusc, de obicei de la valoarea „toate zerourile” la „toate cele” (Fig. 11).

Orez. 11. Răspuns tranzitoriu DAC

Timpul de stabilire este intervalul de timp din momentul modificării codului de intrare (în Fig. 11 t=0) până în momentul în care egalitatea este satisfăcută pentru ultima dată.

|U out -U psh |=d/2,

cu d/2 corespunzând de obicei EMP.

Slew rate - rata maximă de schimbare a U out (t) în timpul procesului tranzitoriu. Este definit ca raportul dintre incrementul DU out și timpul Dt în timpul căruia a avut loc această creștere. De obicei specificat în specificațiile tehnice ale unui DAC cu un semnal de ieșire de tensiune. Pentru un DAC cu o ieșire de curent, acest parametru depinde în mare măsură de tipul de amplificator operațional de ieșire.

Pentru multiplicarea DAC-urilor cu ieșire de tensiune, sunt adesea specificate frecvența unității de câștig și lățimea de bandă de putere, care sunt determinate în principal de proprietățile amplificatorului de ieșire.

LISTA REFERINȚELOR UTILIZATE

1. Federkov B.G., Telets V.A., microcircuite DAC și ADC: funcționare, parametri, aplicație. M.: Energoizdat, 1990. –320 p.

2. Valakh V.V., Grigoriev V.F., ADC-uri de mare viteză pentru măsurarea formei semnalelor aleatorii M.: Instrumente și echipamente experimentale. 1987. Nr 4 p.86-90

3. Circuite integrate de mare viteză DAC și ADC și măsurarea parametrilor acestora. Editat de Marcinkavyuches. M.: Radio și comunicații. 1988 –224 p.©