рациям, так как паразитные конструктивные параметры ИС ЦАП и АЦП совместно с паразитными конструктивными параметрами элементов, задающих режим, образуют сложные резонансные системы и контуры. Для уменьшения и устранения паразитных генераций, искажающих результаты измерения, применяется специальное конструктивное исполнение узлов подключения ИС к измерителю.

Обеспечение достоверного измерения малых токов и напряжений, а также временных параметров, находящихся в субнаносе-кундном диапазоне, требует определенного конструктивного исполнения узлов измерителя, экранирования, канализации измеряемых и управляющих сигналов. Для этих целей используются специальные меры защиты от индустриальных помех и измерительные заземляющие устройства. Особые условия предъявляются к поверочной аппаратуре, так как ее точность должна не менее чем в три раза превышать точность аппаратуры проверки и измерения электрических параметров ЦАП и АЦП в процессе производства. Аттестация и поверка производятся в экранированных комнатах, имеющих постоянную температуру и влажность, (хорошую стабилизацию климатических факторов) температуры, влажности, автономную помехозащищенную питающую сеть и измерительное заземление, а также экранировку от электрических и магнитных полей.

Совокупность перечисленных факторов, а также малое число публикаций по методам измерения электрических параметров ИС ЦАП и АЦП обусловливают отсутствие контрольно-измерительной и испытательной аппаратуры, предназначенной для метрологического обеспечения, разработки и изготовления быстродействующих ИС ЦАП и АЦП.

Глава 2.

ПАРАМЕТРЫ МИКРОСХЕМ ЦАП, АЦП И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

2.Г ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ

До создания ИС ЦАП и АЦП были разработаны измерительные преобразователи, выполненные на дискретных элементах и имеющие законченное конструктивное исполнение и определенное функциональное назначение. Эти дорогостоящие приборы используются в основном в качестве средств измерений, поэтому подлежат государственной аттестации и поверке метрологических параметров. Микросхемы ЦАП и АЦП построены по аналогичному с измерительными преобразователями принципу действия, поэтому первоначально некоторые параметры и терминология измерительных преобразователей стали применяться при нормировании технических характеристик любых преобразователей. Однако между ними имеются существенные различия,

так как ЦАП и АЦП часто являются функционально незаконченными пр зователями и, главное, не подлежат метрологической аттестации и проверке.

Кроме специфических параметров, характеризующих ИС ЦАП и АЦП с точки зрения выполнения ими функционального назначения, используют также параметры, общепринятые для других типов ИС: напряжения источников питания, токи потребления, входные и выходные напряжения и токи, тип и допустимые значения нагрузки и т д. Все эти параметры определены ГОСТ 19480-74. Кроме того, такие общие понятия, как номинальное, максимальное, минимальное значения параметров, абсолютные и относительные отклонения, температурные коэффициенты, нестабильность параметров и другие, приведенные в указанном стандарте, могут быть распространены на параметры ЦАП и АцП.

Микросхемы ЦАП выполняют декодирование цифровой информации в эквивалентные значения выходной величины (напряжение или ток), микросхемы АЦП - кодирование входной аналоговой величины (обычно напряжения) в эквивалентную цифровую информацию. Цифровая информация представляется соответствующим кодом. Наиболее распространен двоичный цифровой код. Значения разрядов в таком коде определяются присутствием или отсутствием электрического напряжения или напряжениями высокого и низкого уровней. Цифровой код может быть последовательным, когда уровни напряжения, соответствующие отдельным разрядам кода, поступают в различные моменты времени и могут быть переданы по одной линии, или параллельным, когда все уровни напряжения, соответствующие разрядам кода, поступают одновременно и передаются по отдельным линиям. Таким образом, цифровой код представляется в виде последовательности единиц и нулей, например 1100010100. В данном случае он состоит из 10 цифр, называемых разрядами. Крайний левый называют старшим разрядом (CP) или первым, крайний правый - младшим разрядом (MP). Необходимо отметить, что порядок счета разрядов не является установившимся; иногда в литературе приводятся схемы, в которых счет начинают с младшего разряда и ему присваивают нулевой или первый номер. Числовой эквивалент кода может быть определен, если известна система кодирования или тип кода. В технике цифро-аналогового преобразования наибольшее распространение получили двоичные и двоично-десятичные коды с весами разрядов 8-4-2-1 или 2-4-2-1. Они бывают прямыми и обратными, обратные получают инвертированием всех разрядов прямого кода.

Максимальное число разрядов, которое может быть подано на вход ЦАП и преобразовано в выходную величину, пропорциональную значению кода, зависит от конструктивного и схемотехнического исполнения конкретной ИС. Число разрядов является наиболее общей характеристикой, определяющей номинальные функциональные возможности ИС. В общем случае - это расчетная величина, так как не каждый экземпляр конкретного типа ИС может преобразовывать все возможные значения входного кода, также не для всех ИС АЦП могут быть получены на выходе все возможные значения кода с заданным числом разрядов. Согласно ГОСТ 24736-81, число разрядов - это двоичный логарифм максимального числа кодовых комбинаций на входе ИС ЦАП или выходе ИС АЦП.

2.2. СТАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЦАП

В простейшем случае на входы ЦАП подается параллельный двоичный код, значения каждого разряда которого на входы по-

ступают одновременно. Допустим, значения входного кода изменяются от минимального до максимального, при этом каждое значение входного кода преобразуется в дискретное значение выходной аналоговой величины. Дискретность изменения выходной аналоговой величины зависит от числа разрядов ЦАП, в то время как отклонение конкретного значения выходной аналоговой величины от номинального значения однозначно не зависит от числа разрядов, а определяется точностью изготовления элементов микросхем и может быть получено сколько угодно малым. Совокупность значений выходной аналоговой величины х, в зависимости от значений входного кода а, называют характеристикой преобразования (ХП) [14]. Такая совокупность может быть приведена в виде графика, формулы или таблицы. Рассматриваемые ЦАП имеют линейную характеристику преобразования. В системе координат код - выходная аналоговая величина ХП изображается прямой, расположенной под некоторым углом к оси абсцисс (рис. 2.1). Когда необходимо определить некоторую точку на ХП, приводят значение кода, соответствующее этой точке. Иногда характеристику преобразования изображают ступенчатой линией, что подчеркивает дискретность изменения как значения кода, так и выходной аналоговой величины.

На ХП можно выделить характерные точки. Прежде всего это начальная и конечная точки ХП, которые определяются начальным и конечным значениями входного кода. За начальное (конечное) значение входного кода принимают значение, при котором номинальное значение выходной аналоговой величины является минимальным (максимальным). При этом начальной точкой ХП является точка пересечения координатных осей а,, х,, т. е. точка, соответствующая нулевому значению выходной аналоговой величины при значении входного кода, равном нулю. При изменении значений входного кода а, от начального до конечного выходная аналоговая

Рис 2 1 Номинальная ХП 4-разрядного двоичного ЦАП с однополярным выходным сигналом-

(- /j7C- / - характеристика преобразования ЦАП, 2 -

cSJHrSrf? прямая, соединяющая начальную и конечную точ

SciujCaCaScicaaSSSRC::;:; киХП