Интегральные микросхемы ЦАП

ЦАП в схемотехническом отношении представляет довольно сложное устройство, включающее в себя элементы цифровой и аналоговой электроники. Аналоговые элементы определяют такие основные показатели ЦАП, как точность и быстродействие. Применение интегральной технологии, широко использующей методы температурной компенсации, замены пассивных элементов (резисторов) активными (транзисторами) обеспечивает улучшение качественных показателей интегральных ЦАП.

В настоящее время отечественной промышленностью выпускается несколько типов интегральных ЦАП, отличающихся по конструктивному, технологическому исполнению, функциональному составу, точностным и скоростным параметрам. В качестве примера приведем краткую характеристику интегральной микросхемы ЦАП К572ПА1.

Рис. 5.11. Упрощенная функциональная схема МС ЦАП К572 ПА1

ЦАП К572 ПА1– это микросхема 10-разрядного ЦАП умножающего типа. Все элементы ЦАП выполнены на одном кристалле, размещенном в герметичном металлокерамическом корпусе с 16 выводами. Упрощенная функциональная схема ЦАП приведена на рис.5.11. В состав кристалла входят: прецизионная резисторная матрица R – 2R, электронные ключи на МОП-транзисторах и выходные усилители – инверторы, обеспечивающие управление ключами от стандартных уровней цифрового сигнала. Для её функционирования необходимы внешние микросхемы источника опорного напряжения (ИОН) и операционного усилителя А₁, а также источники питания выходных усилителей и операционного усилителя.

Микросхема выполнена по КМОП-технологии. Её достоинствами являются: низкая потребляемая мощность, совместимость со стандартными ТТЛ и КМОП-уровнями. К недостаткам относятся умеренное быстродействие и критичность ИС к пробою статическим электричеством в процессе монтажа и наладки.

Микросхема стабильна и надёжна в работе, что обеспечивается малой мощностью потребления и незначительным нагревом кристалла, и является универсальным структурным звеном для построения микроэлектронных ЦАП и АЦП.

В качестве примера микросхемы ЦАП с источниками токов на биполярных транзисторах дадим краткую характеристику ЦАП К594 ПА1. Эта микросхема представляет собой 12-разрядный параллельный ЦАП с суммированием токов. Она изготовлена по биполярной планарно-эпитаксиальной технологии на n-p-n- и p-n-p-транзисторах на кристалле 5,0 х 2,6 мм² и содержит 153 элемента Тонко-пленочная матрица взвешенных резисторов выполнена на втором кристалле площадью 5,0 х 2,5 мм² и содержит 24 прецизионных резистора. Оба кристалла конструктивно размещены в одном корпусе с 24 выводами.

Ведущие производители микросхем поставляют на рынок многие десятки моделей как микросхем ЦАП и АЦП соответствующей разрядности, так и микроконтроллеров с АЦП и/или ЦАП на кристалле. Наиболее крупными производителями АЦП в России являются заводы «Микрон» и «Сапфир», а за рубежом – компании: Analog Devices (США), Philips, Maxim, Sony и др.