Цифроаналоговые преобразователи.

Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)- устройство, предназначенное для преобразования цифрового сигнала в аналоговый.

Другое название такого устройства - преобразователь код-аналог.

Назначение следует из определения.

Классификация цифро-аналогового преобразователя.

ЦАП классифицируется по следующим основным признакам:

По числу разрядов преобразуемого кода:

* 4-х разрядная;

* 8-и разрядная;

* и т.д.

По принципу действия:

* ЦАП с суммированием напряжения:

- ЦАП с суммированием напряжения с двоично-взвешенными резисторами;

- ЦАП с суммированием напряжения на резистивной матрицей;

* ЦАП с суммированием токов:

- ЦАП с суммированием токов в резисторной матрице.

* ЦАП с делением напряжения.

3. По роду выходного сигнала:

* ЦАП с токовым выходом;

* ЦАП с потенциальным выходом;

* ЦАП с резистивным выходом.

4. По полярности выходного сигнала:

* униполярные ЦАП;

* биполярные ЦАП.

5. По характеру опорного сигнала:

* с постоянным опорным сигналом;

* с изменяющимся опорным сигналом (умножающие).

Устройство цифроаналогового преобразователя.

Рис. 1 Устройство цифроаналогового преобразователя

Структурная схема ЦАП состоит из:

* резистивной схемы;

* суммирующего усилителя.

Назначение элементов схемы:

* резистивная схема учитывает веса разрядов цифровых сигналов на входе;

* суммирующий усилитель - усиливает поступающее на его вход сигналы до необходимого уровня.

В качестве суммирующего усилителя, как правило, используют ОУ.

Условное обозначение:

На схеме ЦАП обозначаются следующим образом:

или

Рис. 2 УГО ЦАП

В такие схемы могут включатся резисторные матрицы и ОУ, либо только ре­зисторные матрицы (набор сопротивлений R).

В схемотехническом исполнении ЦАП представляет собой, как правило, однокорпусную микросхему. Обозначаются такие микросхемы следующим образом. Например: К 594 ПА1: где: А - код аналог, П - преобразователь.

Принцип работы цифроаналогового преобразователя.

Значение выходного напряжения U_вых ЦАП пропорционально весу присутствую­щего на входе кода.

Таким образом, выходное напряжение является суммой напряжений на входах, которые относятся друг к другу как веса соответствующих разрядов.

Представим схему ЦАП структурным эквивалентом в виде Рис. 3.

Рис. 3 Структурный эквивалент схемы ЦАП

В этом случае,

* от "1" в первом разряде на выходе появляется уровень напряжения логи­ческой единицы U¹;

* от "1" во втором разряде - 2U¹;

* от "1" в третьем разряде - 4U¹, и т.д.

Т.е. напряжение на выходе пропорционально весу разряда.

Например:

Если на входе присутствует код 1011,то выходное напряжение равно

U_вых=1U¹+1(2U¹)+0(4U¹)+1(8U¹)=11U¹

Т.е. выходное напряжение пропорционально двоично-десятичному коду числа.

Физически (с помощью графика) такое напряжение можно представить следующим образом:

Рис. 4 Выходное напряжение ЦАП

Таким образом, каждый двоичный код на входах ЦАП преобразуется в соответствующую ему дискретную аналоговую величину с периодом повторения Т. В дальнейшем эта последовательность модулированных по амплитуде импульсов поступает на вход устройств, осуществляющих преобразование указанной последовательности импульсов в непрерывный аналоговый сигнал

Рассмотрим схему простейшего ЦАП на резисторах и ОУ.