11.2. ЦАП лестничного типа

Схема ЦАП лестничного типа приведена на рис. 11.2. Она состоит из резистив-ной матрицы R-2R, напоминающей лестницу, и суммирующего усилителя. Преимущество такого соединения резисторов заключается в том, что используются резисторы только двух номиналов. Сопротивление каждого из резисторов R1...R5 равно 20 кОм, а резисторов R6...R8, Ro — 10 кОм. Отметим, что сопротивления горизонтально расположенных резисторов "лестницы" ровно в 2 раза больше сопротивлений вертикальных.

ЦАП лестничного типа аналогичен ЦАП с весовыми резисторами. В рассматриваемом примере используется опорное напряжение 3,75 В. Переход к каждой следующей двоичной последовательности на входах приводит к увеличению аналогового выходного сигнала на 0,25 В. Опорное напряжение выбрано равным 3,75 В из соображения удобства сопряжения с ИМС семейства ТТЛ при замене ключей A...D такими ИМС.

Выходное напряжение ЦАП на рис. 11.2 определяется по формуле [32]:

(11.1)

где S,— значение цифрового сигнала (0 или 1) на i-м входе, n — число разрядов преобразования (для схемы на рис. 11.2 n = 4), R — сопротивление резистора матрицы R-2R (R = 10 кОм для схемы на рис. 11.2).

Вариант ЦАП с использованием в качестве коммутирующего устройства двоично-десятичного счетчика 74160 (К155ИЕ9) показан на рис. 11.3.

Из сравнения ЦАП на рис. 11.2 и 11.3 видно, что во втором отсутствует источник опорного напряжения — его роль выполняет сам счетчик-коммутатор. Эквивалентное значение Uon можно получить на основании формулы (11.1) и результатов осциллографических измерений, показанных на рис. 11.4. В частности, максимальное выходное напряжение ЦАП VB2=-2,8125 В, минимальное — VB1=-0,3125 В, их разность — VB2-VB1=-2,45 В.

Контрольные вопросы и задания

1. Чем отличается ЦАП лестничного типа от ЦАП с весовыми резисторами?

2. С помощью формулы (11.1) рассчитайте выходное напряжение ЦАП на рис .11.2 для всех 16 комбинаций переключателей А, В, С, D и сравните полученные результаты с результатами моделирования.

3. Замените переключатели А, В, С, D в схеме на рис. 11.2 программными переключателями, имитирующими последовательное во времени с интервалом 5 с появление кодовых комбинаций 0001, 0010, 0100 и 1000.

4. Используя формулу (11.1) и результаты моделирования, рассчитайте эквивалентное напряжение Uon для схемы на рис. 11.3.