Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) ( 12 ) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (12)

ветственно для первого и второго разрядов) ИТ и ТК., идентичных остальным разрядам. Взвешивание разрядных токов параллельным включением одинаковых ИТ и ТК позволяет исключить влияние геометрии транзисторов и резисторов, а также технологического разброса Этих компонентов на точность ЦАП.

Структура ЦАП, в которой разрядное взвешивание выходного тока выполняется в цепях нагрузки ИТ резистивной матрицей типа R-2R, имеет ряд преимуществ по сравнению с другими широко используемыми структурами. В ИТ такого ЦАП используются одно-эмиттерные транзисторы. Суммарное число эмиттеров во всех ИТ при этом равно числу разрядов; это во много раз меньше числа эмиттеров в преобразователях, разрядное взвешивание в которых выполняется взвешиванием выходных токов ИТ. Для поддержания постоянной плотности эмиттерных токов в ИТ ЦАП такого типа требуется 2" - 1 эмиттеров. В ЦАП с выходной матрицей R-2R для уменьшения влияния разброса напряжения эмиттер-база транзисторов ИТ на выходной ток сопротивление эмиттерного резистора повышается в 2... 10 раз. Это позволяет сократить диапазон сопротивлений прецизионных резисторов, получить минимальное среди всех структур ЦАП суммарное сопротивление прецизионных резисторов. Небольшое число эмиттеров в ИТ разрядных токов и сравнительно малое суммарное сопротивление прецизионных резисторов делают такой ЦАП наиболее технологичным по сравнению с преобразователями, имеющими другую структуру. Погрешность преобразования при нулевом входном коде (напряжение смещения нуля) такого преобразователя достаточно мала, так как токи утечки токовых ключей, как и разрядные токи, делятся матрицей R-2R. Основным недостатком цАП с выходной матрицей R-2R является большая рассеиваемая мощность. Для ее уменьшения разрядное взвешивание выходных токов двух старших разрядов производится непосредственным включением на выход преобразователя токов, в четыре и два раза (соответственно для первого и второго разрядов) больше тока третьего разряда. Это позволяет уменьшить потребляемую преобразователем мощность в три - четыре раза. Таким образом, рассмотренная структура ЦАП дает возможность совместить сравнительно небольшую потребляемую мощность с относительно узким диапазоном сопротивлений и малым суммарным сопротивлением, небольшими площадями эмиттеров ИТ и ТК и небольшим напряжением смещения нуля на выходе ЦАП.

Выход ЦАП нагружен внутренним резистором R, что позволяет получать на выходе преобразователя напряжение от О до - 1 В при соответствуюпхих входных кодах. Выходное сопротивление ЦАП равно сопротивлению матрицы в точке подключения нагрузки. Сопротивление Ri \\2,5 Ом, выходное сопротивление при этом составляет около 75 Ом, что позволяет согласовывать выход ЦАП с линией, имеющей волновое сопротивление 75 Ом, без дополнительных согласующих устройств. При таком включении ЦАП также нагружается



сопротивлением 75 Ом, что уменьшает диапазон изменения выходного напряжения до -0,5 В.

Для поддержания постоянного выходного напряжения ЦАП при колебаниях температуры и напряжения питания служит отслеживающий усилитель, который сравнивает опорное напряжение ис напряжением датчика, выполненного на четырех ИТ, нагруженных резистором с сопротивлением (4/3) R. При изменении выходного напряжения ЦАП из-за изменения напряжения питания Ucci, параметров транзисторов и резисторов ИТ со временем и температурой происходит такое же изменение напряжения датчика. При этом выходное напряжение отслеживающего усилителя из.меняется так, чтобы напряжение датчика было равно опорному напряжению, тем самым выходное напряжение ЦАГ1 поддерживается на постоянном уровне.

Токовые ключи управляются через входной регистр (см. рис. 3.16), который состоит из 11 двухтактных D -триггеров со стробируе-мыми выходами, выполненных на эле.ментах ЭСЛ. Наличие синхронизирующего входа С обеспечивает одновременную подачу управляющих сигналов на все входы ТК. Благодаря идентичной структуре ключей, одинаковой величине коммутируемых токов и одинаковой нагрузке всех ТК последние переключаются с одинаковой скоростью. Это позволяет получать максимальное быстродействие и минимальную энергию выбросов выходного напряжения при изменении входного кода.

Кроме 10 информационных входов D1 -D10 А и синхронизирующего входа С регистр RG имеет дополнительные входы следующего назначения: вход Н для установления в состояние лог. 1 выходов триггеров, на входы которых поданы лог. 0; вход L для установления в состояние лог. О выходов триггеров, на входы которых поданы лог. 1; вход 2С для инвертирования входной информации триггера первого разряда; вход D10 В для управления дополнительным разрядом ЦАП, равным младшему разряду; вход G для установления в состояние лог. О выходов всех триггеров вне зависимости от сигналов на всех остальных входах без изменения состояния триггеров.

Наличие перечисленных входов позволяет выполнить следующие функции: преобразовать в напряжение прямой параллельный двоичный код; преобразовать в напряжение обратный параллельный двоичный код; преобразовать в напряжение прямой двоичный дополнительный код; преобразовать в напряжение обратный двоичный дополнительный код; установить на выходе ЦАП выходное напряжение конечной точки характеристики, не изменяя входного кода; установить выходное напряжение нуля на выходе ЦАП, не изменяя состояния триггеров регистра; установить выходное напряжение нуля на выходе ЦАП, не изменяя входного кода. Выходное напряжение ЦАП при различных комбинациях входных уровней приведено в табл. 3.1. 40



Таблица 3.1. Соответствие выходного сигнала ЦАП КМ1118ПА2, КР1118ПЛ2 входному коду

Входы

Выходное напряжение,

С Я

DI DIOA

DIOB

Входной код

1 2

1 0

0000000000

1111111111

- 1,023

Прямой параллельный двоичный

I 1

0000000000

1111111111

- 1,023 0

Обратный параллельный двоичный

1 0

1000000000

1111111111

- 1,023

Прямой параллельный биполярный дополняющий до двух

1 1

1000000000 0111111111

- 1,023 0

Обратный параллельный дополняющий до двух

1 1

XX.......X

- 1,024

Установка конечной точки характеристики преобразования

1 0

XX.......X

Установка начальной точки характеристики пребразования (нуля)

0 X

XX.......X

Стробирование выхода регистра

Примечание х - состояние произвольное

Выходное напряжение, соответствующее комбинациям входных уровней согласно табл. 3.1, устанавливается после подачи положительного фронта входного импульса на вход С.

Входные логические уровни согласовываются с входами регистра с помощью ПУ (рис. 3.17), что позволяет управлять преобразователем уровней ТТЛ или ЭСЛ. При работе ЦАП от уровней ТТЛ ПУ питаются от двух источников напряжения питания Ucc\ = = +5 В, Ucc2= -5 В. При работе от уровней ЭСЛ нужен только один источник питания Uu2= -5 В. Наличие в ПУ инвертированных входов позволяет подавать на все ПУ, кроме входов Н, L, 2С, парафазные сигналы ЭСЛ. Во время работы ИС в режиме ТТЛ ток, протекающий через резистор /?12, больше тока через резистор /?13. Часть тока резистора R\2, равная току через резистор R13, протекает через транзистор токового зеркала VTI. Остальная часть тока подается на последовательно включенные четыре диода VD\ - VDA, выполненные на эмиттерных переходах транзисторов, и создает на них падение напряжения примерно 2,4 В. Это напряжение поступает на базу транзистора кото-

рый вместе с транзистором УТЬ составляет переключатель тока. На базу транзистора VJ5 подается напряжение 1,8 В, падающее на последовательно включенных диодах VT2- i D5,



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) ( 12 ) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73)