Цифро-аналогові перетворювачі.

ЦАП застосовується для перетворення цифрових сигналів в аналогові і служать для сполуки цифрових пристроїв формування і обробки сигналів з аналоговими споживачами інформації.

Застосування:

1). Системи управління технологічними процесами (виконавчі прилади верстатів, роботів);

2). Прилади зв'язку і телевимірюваннь (модеми, фільтри);

3). Дискретна автоматика і обчислювальна техніка (генератори складних функцій, інтегратори, вирішальні трансформатори, функціональні перетворювачі);

4). Вимірювальна і випробувальна техніка (програмуючі джерела живлення, цифрові вимірювальні прилади, автоматичні мостові вимірювальні прилади).

З відомих типів ЦАП найбільш широко в нинішній час застосовують ЦАП типу “код-і”.

ЦАП складається з регістрів, в які заноситься і зберігається цифровий код, підлягаючий перетворенню в аналогову величину; джерела стабільної напруги , цифрового дільника напруги, що складається з декодуючої сітки опорів і прецизійних ключів; ОП, перетворюючого струм в напругу.

В якості декодуючої сітки опорів застосовуються резисторні матриці типу R-2R. Ці матриці виконуються у вигляді інтегральних мікросхем серія 252, 265, 301.

Ці матриці мають наступні властивості:

1). Будь-яка частина ланцюгової або східчастої R-2R схеми завжди має вихідний опір, рівний R.

2). Коефіцієнт передачі між сусідніми вузловими точками рівний .

Отже, цифровий код () підлягаючий перетворенню в аналогову величину заноситься в триггери регістру, де і зберігається до прибуття наступного імпульсу занесення.

В залежності від стану триггерів відбувається переключення прецизійних ключів (), причому, якщо триггер регістру i знаходиться в “0”, то ключ включений на нульову шину, а якщо , то ключ включається на шину .

Величини опорів матриці R-2R вибрані таким чином, що коефіцієнт передачі напруги i-того ключа до виходу ЦАП рівний вазі коду i-того розряду.

При двійковій системі ваги розрядів пропорційних ступеню 2 так, що при включенні ключа i-того розряду на вихід додається напруга, рівна .

Загальна вихідна напруга ЦАП рівна сумі напруг включених розрядів з урахуванням їхньої ваги:

Найбільш розповсюджені зараз ЦАП серія:

К572ПА1 (ПА2) — 10-разрядний ЦАП (12-разрядний);

К1108ПА1 — 12-разрядний ЦАП.

Параметри ЦАП, що характеризують їхню якість:

1) Число розрядів керуючого коду (n);

2) Номінальний вихідний струм (І_вих.);

3) Час встановлення вихідного сигналу після керуючого коду (t_встан.);

4) Похибка повної шкали ();

5) Похибка лінійності ().

1). n=10, 12.16. 2). = 0.5 mA¸5mÀ. 3) від 0.02 мкС (1118ПА1) до 15мкС (572ПА2). 4) Похибка повної шкали — це для максимального коду. Може складати до 20 квантів (квант — це одиничний приріст вихідної напруги).

U_вих.р— реальна залежність U_вих від коду.

U_вих.ід— ідеальна залежністьU_вих від коду.

5) Похибка лінійності — найбільше відхилення від кривої U_вих.р від лінії ОА (2¸4 кванта).

АЦП.

Аналого-цифрові перетворювачі — це пристрої, які перетворюють вхідні аналогові сигнали в відповідні їм цифрові сигнали для роботи з мікропроцесором і іншими цифровими приладами.

АЦП застосовуються в приладах дискретної автоматики, цифрових системах управління для перетворення аналогових сигналів від вимірювального приладу в цифрову форму, в системах відображення для цифрової індикації і т. д.

Перетворення аналогової величини в цифровий код є вимірювальним процесом. Перетворення відбувається шляхом порівняння перетворюємої величини з набором еталонних величини, що мають однакову природу з перетворюємою. Також діляться на послідовні і паралельні. Найбільший розвиток отримали послідовні АЦП з ЦАП в ланцюзі негативного зворотного зв'язку (АЦП послідовних наближеннь (порівнянь)).

Складається з компаратора на DA1, ЦАП і схеми керування. В основі роботи даного АЦП лежить принцип порівняння вхідного сигналу з вихідним сигналом ЦАП, що змінюється по певному закону, що задається схемою керування. При рівності вихіднї і вхіднї напруг компаратор формує сигнал, що зупиняє процес врівноваження. При цьому на виході АЦП буде сформований код N, відповідний вхідній напрузі.