Cтраница 4
ЦАП с операционными усилителями, в которых применяются диодные токовые ключи. Заметьте, что диодные ключи помещены между общей точкой суммирования Р и декодирующей схемой. [46]
Конфигурация, показанная на фиг. Однако все ключи здесь однополюсные - на одно направление - и помещены между точкой суммирования и декодирующей схемой. Когда ключ замкнут, взвешенный ток течет в точку суммирования Р, а когда разомкнут - на землю через диод. [47]
Эта схема проста и изящна. Она содержит минимальное число прецизионных резисторов по сравнению с другими декодирующими схемами, но проигрывает в том, что требует широкого диапазона номинальных значений резисторов, ибо это накладывает ограничения на способы изготовления резисторной декодирующей схемы. Несмотря на это, схема очень популярна и используется с операционным усилителем для суммирования токов в ЦАП ( см. разд. [48]
Основная трудность, возникающая при использовании ЦАП без буферного усилителя, связана с выходным сопротивлением и нагрузочной способностью схемы. Из уравнения для выходного сигнала декодирующей схемы видно, что значение выхода зависит от сопротивления нагрузки. Большинство декодирующих схем имеют выходное сопротивление свыше 1 кОм, а в некоторых случаях оно может достигать нескольких сотен килоом. Поскольку сопротивление нагрузки должно быть значительно больше выходного сопротивления, во избежание заметной погрешности, вносимой нагрузкой, требуется, чтобы сопротивление нагрузки было очень велико. [49]
Если требуемая точность ЦАП составляет 0 1 % и все остальные условия постоянны, то опорное напряжение должно быть по меньшей мере 80 В. Отметим, однако, что данная проблема существенна лишь в декодирующих схемах, управляющих напряжением. В декодирующих схемах, управляющих током, прямое падение напряжения на диоде и его температурное изменение действуют послеловательно с источником опорного тока и не оказывают влияния на точность ЦАП. Только обратный ток диодного ключа вносит погрешность в выходной сигнал. [50]
Декодирующая схема ЦАП, ключи ЦАП и опорный источник обсуждались в предыдущем разделе; рассматриваемый ЦАП есть простая комбинация этих элементов. Способы соединения элементов иллюстрируются фиг. Проведенное выше обсуждение декодирующих схем, ключей и опорных источников выявило также много взаимосвязанных эффектов, которые должны быть учтены при разработке ЦАП. Сюда относятся такие факторы, как переходные процессы в опорном источнике, сопротивление ключей и технические требования к декодирующим схемам. [51]
Существует два способа передачи данных из буферного регистра в регистр ключей ЦАП: принудительный, когда состояние запоминающих элементов регистра изменяется только с изменением входных данных, и способ очистки запоминающего регистра с последующей загрузкой нового слова. Последний способ может приводить к всплескам на выходе ЦАП, поскольку очистка регистра приводит к снижению напряжения на выходе ЦАП до нуля на время, пока новые данные не поступают в регистр. Величина этих всплесков зависит от переходной характеристики декодирующей схемы, полосы пропускания буферного усилителя и интервала времени между поступлением сигнала сброса и передачей данных. АСУ ТП обычно используют буферный усилитель, а быстродействие ЦАП не бывает очень высоким. [52]
ЦАП, которые различаются лишь декодирующей схемой: в одном использована взвешенная схема, в другом - цепная. Распределение тока по разрядам в цепной схеме более равномерно, чем во взвешенной, и поэтому проще расчет ключей ЦАП. Поскольку все ключи расположены между прецизионным опорным источником и декодирующей схемой, напряжение источника должно быть хорошо стабилизировано. Это необходимо, ибо возможно возникновение значительного переходного процесса при установлении тока нагрузки во время возбуждения ключей, особенно если к общему источнику напряжения подключено несколько ЦАП. [53]