Таблица 9.4. Некоторые типы АЦП, выпускаемые зарубежными фирмами

обеспечиваются применением КМОП-технологии с затворами из молибдена. Такие затворы выполняют также роль металлических шин первого уровня соединений, что повышает плотность упаковки и увеличивает быстродействие.

При разрядности 10 бит рекорд по быстродействию принадлежит АЦП CAV1040, выполненному в виде печатной платы и содержащему схему УВХ. В последнее время появились однокристальные ИС АЦП с разрядностью 10 бит и частотой преобразования 20 МГц. Обе микросхемы AN6859 и SX20220-1 выпускаются японскими фирмами. Причем АЦП AN6859 построен по параллельной схеме и не требует

внешней схемы УВХ при решении ряда практических задач Микросхема SX20220-1 выполняет преобразование последовательно, с помощью двух ступеней компараторов и поэтому требует использования на входе внешней схемы УВХ

Разработанная модель АЦП MP7685JD занимает первое место среди высокоразрядных быстродействующих АЦП монолитной конструкции и имеет разрядность И бит при частоте преобразования 2 МГц Микросхема выполнена по КМОП-технологии, как и ИС MP7684D, однако требует применения на входе внешней схемы УВХ, так как осуществляет процесс преобразования по двухступенчатому алгоритму

Среди 12-разрядных АЦП лидирующее место по быстродействию принадлежит преобразователю CAV12200 на 20 МГц, выполненному в виде печатной платы с УВХ Одним из самых быстродействуюц1их однокристальных, серийно выпускаемых АЦП на 12 разрядов следует считать микросхему AD7572, изготовленную по совмещенной технологии Аналоговая часть микросхемы изготовлена по биполярной технологии, а цифровая - по КМОП Преобразователь построен на основе метода последовательных приближений Однокристальные быстродействующие 16-разрядные АЦП в настоящее время не изготавливаются

Сформулируем следующие положения, определяющие тенденции развития АЦП:

ближайшей перспективой в развитии отечественных АЦП следует считать увеличение быстродействия при разрядности 4-8 и создание АЦП на 9-10 разрядов с частотой преобразования до 20 МГц [160];

дальнейшее увеличение разрядности при высоких частотах преобразования следует искать в разработке гибридных, модульных конструкций на основе малоразрядных быстродействующих АЦП и ЦАП с использованием комбинированных методов аналого-цифрового преобразования.

9,2. ПУТИ УВЕЛИЧЕНИЯ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ И РАЗРЯДНОСТИ ЦАП

Повышение разрядности и быстродействия ЦАП представляет важнейшую задачу при увеличении производительности обработки информации в различных системах сбора и обработки данных. Эта задача решается с помощью комплексных мероприятий: поиск и применение прогрессивных схемотехнических решений, разработка структур, позволяющих максимально использовать динамические характеристики элементов ИС, разработка технологических процессов, позволяющих повысить динамические параметры элементов. Например, фирмой «Аналог Дивайсис» (США) изготовлены 12-разрядные ЦАП AD565A и AD565 с временем установления 250 и 350 не соответственно, что достигнуто за счет применения более быстродействующих схем токовых ключей и технологии быстродействующих ИС [119]. Фирмой «Плесси» (Англия) разработана серия быстродействующих ЦАП на 8-10 разрядов [120-122]. В этих ЦАП источники разрядных токов образованы параллельным соединением источников токов и ключей, число которых пропорционально весу разряда. Такое соединение частично исключает влияние разброса сопротивления резисторов и параметров транзисторов на линейность ХП и позволяет изготавливать ЦАП без функциональной под-

гонки, в технологии изготовления ЦАП использована ионная имплантация. Это позволило получить высокую граничную частоту транзисторов и за счет этого - время установления 5 не для 8-разрядных ЦАП и 12 НС - для 10-разрядных.

Для повышения разрешающей способности используются различные методы. Одним из них является метод динамического согласования, позволяющий изготавливать даже 14-разрядные ЦАП без функциональной подгонки [123, 124]. Этот метод согласования, предложенный сравнительно давно [125], заключается в получении среднего значения двух заведомо неравных токов посредством их многократного подключения к выходу и доследующей фильтрации. Таким образом удается избежать необходимости точного деления токов и построить 14-разрядные ЦАП, не требующие функциональной подгонки.

Другой способ изготовления ЦАП, не требующих подгонки,- применение так называемой сегментированной структуры [126]. Структура такого ЦАП содержит два преобразователя: 8-разрядный преобразователь сегментов и 9-разрядный вспомогательный ЦАП. Характеристика преобразования малого ЦАП разбита на восемь сегментов, выходной ток каждого сегмента поступает на 9-разрядный вспомогательный ЦАП. Такая структура обеспечивает монотонную ХП и не требует высокой степени согласования резисторов матрицы.

Применяются структуры с дешифрацией старших разрядов [127], в которых необходимый вес разряда образовывается включением соответствующего числа единичных источников токов, а также структуры со схемами коррекции ошибок. Улучшение основных электрических параметров ЦАП, как правило, позволяет расширять рабочий температурный диапазон, в котором микросхемы работоспособны, а также повышать стабильность и долговечность.

9.3. ПУТИ УВЕЛИЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ И ШИРОКОПОЛОСНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

ЦАП И АЦП

Тенденции и динамика роста разрядности и быстродействия ЦАП и АЦП требуют соответствующего увеличения точности и широкополосности измерителей статических и динамических параметров. Проблема увеличения точности и широкополосности измерителей электрических параметров ЦАП и АЦП может быть решена организационно-эксплуатационными, конструктивными, схемотехническими методами.

9.3 1 УСЛОВИЯ ИЗМЕРЕНИЯ

Точность измерения любого измерителя во многом зависит от условий эксплуатации, параметров сети питания, колебаний тем-