Главная  Журналы 

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 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 [ 86 ] 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

Входной двоичный Kodfiri)

11 Z" 2" z"" у \\2HU4/!

Входной двоичный KodHfz)

Выход

If"-*/?

-тг7

Щук Ш \8R 4R 2R

Выход

Выход

Входной двоичный тд Na) д

Рис. 7.32. ПКН с весовыми сопротивлениями: в -с ключами «напряжения»: б -с «токовыми» ключами; в - наборного из двух четырехразрядных секций.

МИ ключами (рис. 7.32,б).Ввиду значительной раз?юсти потенциалов между контактами в ключах «напряжений», а также относительно значительной емкости между элементами микросхемы, в схемах с такими ключами возникают затягивающиеся переходные процессы, уменьшающие быстродействие ПКН. Кроме того, в ПКН с Ключами «напряжений» наличие токов в весовых резисторах зависит от входного кода, что приводит к изменению их теплового состояния и значения сопротивлений. Поэтому предпочитают схемы ПКН с токовыми ключами (рис. 7.32,6), потенциалы между контактами которых близки к нулю, а поэтому и переходные процессы в них незначительны. Это дает возможность повысить быстродействие ПКН примерно в десять раз (до Ю"" с). Независимо от входного кода через все резисторы в этой схеме протекают примерно неизменные токи, что в большей степени обеспечивает стабильность температуры резисторов. Основное уравнение ПКН с весовыми резисторами, представленными на рис. 7.32, при двоичном входном коде такое:

= UR (aJR + aJ2R + ofiR +•+ «„/(2-/?) ==

Основным недостатком таких ПКН при числе разрядов болыпе 4...6 является значительное число номиналов резисторов, затрудняющее их изготовление и подгонку с высокой точностью, особенно в мо-



нолитных микросхемах. Это можно преодолеть путем подгонки резисторов лазерным лучом в рабочем режиме после изготовления ПКН. В настоящее время 8- и 12-разрядные ПКН с весовыми резисторами иногда выполняют наборными из четырехразрядных секций (рис. 7.32,в). Эти секции соединяют с суммирующим входом операционного усилителя соответственно через делители тока или делители напряжения. На погрешность ПКН данного типа значительное влияние оказывает нестабильность сопротивлений диодных или транзисторных ключей. Для снижения влияния параметров ключей такие ПКН выполняют также со встроенными стабилизаторами тока в виде эмиттерных повторителей с весовыми резисторами в эмиттерных цепях. Однако при этом для лучшего обеспечения стабилизации тока переходы база - эмиттер в стабилизаторах нужно выполнять с поверхностью, пропорциональной весовым токам, что затрудняет изготовление этих транзисторов.

Для уменьшения влияния ключей весовые сопротивления стремятся увеличивать, однако при этом необходимо увеличивать размеры микросхемы. Для обеспечения более высокой точности резисторов, их выполняют шириной до 30 мк (вместо 10 мк в обычных микросхемах) из сплавов с малым температурным коэффициентом электрического сопротивления, например из никель-хрома или тантала. Для лучшего согласования температурных характеристик резисторы в микросхеме располагают рядом. При идентичных изменениях всех сопротивлений весовых резисторов и сопротивления Ro погрешность по этой причине не возникает. В ПКН с числом двоичных разрядов более шести резис-тивная цепь выполняется обычно не по двоичному коду, а в виде многозвенного сопротивления или сетки резисторов R-2R с двумя номиналами сопротивлений /? и 2i?. В этом случае резисторов получается вдвое больше, однако их общее сопротивление, определяющее размер микросхем, получается во много раз меньше.При этом потребляемая мощность в таких схемах значительно возрастает, так как через все резисторы протекают более значительные токи. ПКН с сетками R-2R выполняются с питанием от мер напряжения Uo (рис. 7.33,а) или от мер одинаковых токов. В ПКН с питанием от Uq выходное напряжение будет равно

i=m i-m

= Uol2R . 2- = Nq.

Токи в резисторах этого ПКН почти не зависят от входного кода, что обеспечивает их стабильный тепловой режим, однако изменения сопротивлений ключей вызывают погрешность. Для уменьшения влияния сопротивления ключей применяют схемы ПКН с сетками R~2R и со стабилизаторами одинаковых токов / по числу двоичных разрядов (рис. 7.33,б)\ В таких ПКН выходное напряжение будет равно

1=411 1=т

/=1 .=1



Uo R R

Ъ1 I hh

Входной двоичный код Na) a

-~x-

R CZ}-

R Ro

OHM 2

OHM 3

OHM 5

2 •• 2"

U/f Выход

Невыход

Входной двоичный код Nay б

Рис. 7.33. ПКН с сеткой сопротивлений R 2К: ас питанием от стабилизатора напряжения: б -с питанием от встроенных стабилизаторов

одинаковых токов.

Если сопротивления всех резисторов сетки R-2R изменяются в одинаковой степени, то двоичное распределение тока в сетке R-2R не нарушается, а размеры токов / стабилизаторов тока от суммарного сопротивления сетки R-2R в принципе не зависят и, согласно (7.35) Un, не зависят от R. Поэтому резисторы в таких ПКН выполняются иногда и диффузным способом, что более технологично. Однако такие резисторы имеют значительно более высокий температурный коэффициент до 2000 • 10 ""/1 °С (вместо 50 10"Vl °С для никель-хрома), поэтому диффузные резисторы необходимо выполнять так, чтобы обеспечивалась высокая степень их идентичности во времени при изменении температуры и теплового режима их работы.

К недостаткам таких ПКН следует отнести зависимость токов в резисторах от входного кода, что приводит к некоторой нестабильности их теплового состояния. --,

В настоящее время в СССР выпускается несколько серий микросхем АЦП и ЦАП (табл. 30). Интегральные микросхемы серии К 572 отличаются малой потребляемой мощностью, возможностью работы от одного источника, средним быстродействием, высокой надежностью. Основным их недостатком является подверженность пробою статиче- \ Ским электричеством, что вьшуждает в процессе монтажа и наладки принимать специальные меры предосторожности и защиты.

В серию К572 входят универсальный Ю-ти разрядный ЦАП типа К572ПА1 (рис. 7.34,я, 7.35,£), универсальный 12-тиразрядный ЦАП типа К572ПА2. Эти ЦАП работают в режиме биполярных множительных ЦАП, т. е. в режиме кодоуправляемых масштабных преобразова-





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 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 [ 86 ] 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166