«Цифро-аналоговые преобразователи»
Содержание
Введение…………………………………………………..……………………….3
1. Применение ЦАП…………………………………………………...…..…4
2. Классификация ЦАП…………………………………………………..…..5
3. Общие сведения характеристика ЦАП……………………………….…..8
4. Основные параметры ЦАП……………………………………………...14
5. Принцип работы ЦАП………………………………………………..….17
6. Подбор ЦАП……………………………………………………………....21
Заключение ……………………………………………………….………….….26
Список использованной литературы…………………………………….……..28
Список источников литературы
1. Аверченко, А. П. Основные параметры ЦАП, влияющие на выходной сигнал / А. П. Аверченко, В. А. Слисков. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 11 (353). — С. 15-17. — URL: https://moluch.ru/archive/353/79104/ (дата обращения: 11.01.2023).
2. Никамин В. А. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Справочник. - / В. А. Никамин - СПб.: КОРОНА принт; М.: «Альтекс-А», 2003. –с. 224 .
3. Федорков Б. Г. Микроэлектронные цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи / Б. Г. Федорков, В. А. Телец, В. П. Дегтяренко. - М. : Радио и связь, 1984. - 120 с.
4. Гнатек Ю. P. Справочник по цифроаналоговым и аналогоцифровым преобразователям: Пер. с англ./Под ред. Ю. А. Южина. М: Радио и связь. 1982, 552 с.
5. Шишов О. В. Аналого-цифровые каналы микропроцессорных систем управления: учебное пособие / О. В. Шишов - Саранск: издательство Мордовского института, 2013. - 188 с.
6. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электронная техника на операционных усилителях. М. Бином. 1994. – 352 с.
7. Волович Г.И., Cхемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств — М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005, 528 с.
Цифро-аналоговый преобразователь — устройство для перевода цифровых данных в аналоговый сигнал. Это своеобразный мост между аналоговой и цифровой частями схемы. Сфера применения ЦАП очень широка. Это — усилители звука, аудиокодеки, обработка видео, устройства отображения, системы распознавания данных, калибровка датчиков и других измерительных устройств, схемы управления двигателями, системы распределения данных, цифровые потенциометры, программируемое радио (SDR) и т.д.
Принцип работы
Принцип работы ЦАП заключается в суммировании аналоговых сигналов (ток или напряжение). Суммирование производится с коэффициентами, равными нулю или единице в зависимости от значения соответствующего разряда кода. Выходной сигнал ЦАП может иметь форму тока, напряжения или заряда. Преобразователи с токовым выходом используются в основном в прецизионных и высокочастотных схемах. Для определенности мы будем рассматривать ЦАП с выходным напряжением, как наиболее распространенные. Из таблицы 1 видно, что максимальное выходное напряжение на 1 МЗР (младший значащий разряд входного кода) ниже напряжения полной шкалы (ПШ). Некоторые ЦАП позволяют использовать всю шкалу.
Табл. 1. Сигналы четырехразрядного ЦАП (опорное напряжение 5 В)
Входной код
Выходное напряжение, В
0000
0,0000
0001
0,3125
0010
0,6250
0011
0,9375
0100
1,2500
0101
1,5625
0110
1,8750
0111
2,1875
1000
2,5000
1001
2,8125
1010
3,1250
1011
3,4375
1100
3,7500
1101
4,0625
1110
4,3750
1111
4,6875
Схемы применения цифро-аналоговых преобразователей относятся не только к области преобразования код - аналог. Пользуясь их свойствами можно определять произведения двух или более сигналов, строить делители функций, аналоговые звенья, управляемые от микроконтроллеров, такие как аттенюаторы, интеграторы. Важной областью применения ЦАП являются также генераторы сигналов, в том числе сигналов произвольной формы. Ниже рассмотрены некоторые схемы обработки сигналов, включающие ЦА-преобразователи.
Обработка чисел, имеющих знак
До сих пор при описании цифро-аналоговых преобразователей входная цифровая информация представлялась в виде чисел натурального ряда (униполярных). Обработка целых чисел (биполярных) имеет определенные особенности. Обычно двоичные целые числа представляются с использованием дополнительного кода. Таким путем с помощью восьми разрядов можно представить числа в диапазоне от -128 до +127. При вводе чисел в ЦАП этот диапазон чисел сдвигают до 0...255 путем прибавления 128. Числа, большие 128, при этом считаются положительными, а числа, меньшие 128, - отрицательными. Среднее число 128 соответствует нулю. Такое представление чисел со знаком, называется смещенным кодом. Прибавление числа, составляющего половину полной шкалы данной разрядности (в нашем примере это 128), можно легко выполнить путем инверсии старшего (знакового) разряда. Соответствие рассмотренных кодов иллюстрируется табл. 1.
Таблица 1
Связь между цифровыми и аналоговыми величинами
Десятичный
Дополнительный
Смещенный
Аналог I/Iмакс
127
1
0
-1
-127
-128
01111111
00000001
00000000
11111111
10000001
10000000
11111111
10000001
10000000
01111111
00000001
00000000
127/255
1/255
0
-1/255
-127/255
-128/255
Чтобы получить выходной сигнал с правильным знаком, необходимо осуществить обратный сдвиг путем вычитания тока или напряжения, составляющего половину шкалы преобразователя. Для различных типов ЦАП это можно сделать разными способами. Например, у ЦАП на источниках тока, диапазон изменения опорного напряжения ограничен, причем выходное напряжение имеет полярность обратную полярности опорного напряжения. В этом случае биполярный режим наиболее просто реализуется включением дополнительного резистора смещения Rсм между выходом ЦАП и входом опорного напряжения. Резистор Rсм изготавливается на кристалле ИМС. Его сопротивление выбрано таким, чтобы ток Iсм составлял половину максимального значения выходного тока ЦАП.
Характеристики ЦАП
