December 17 2017 04:27:34
Навигация
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
Классиикация ЦАП
ЭЛЕКТРОНИКА- курс лекций

ЦАП классифицируют по различным признакам: назначению и составу, выполняемым функциям, электрическим характеристикам, конструктивно-технологическим и эксплуатационным свойствам.  Базовые группы ЦАП определяют в соответствии с принципом действия, структурой и типу основных блоков (рис. 7.9).

img335

Рис.7.9. Основные группы ЦАП

Основы функционирования ЦАП, способы их построения и основные свойства взаимосвязаны. Существенное влияние на структуру оказывает возможность ее реализации в виде ИМС с использованием конкретных технологических приемов.

Представленная в предыдущем разделе структура ЦАП прямого преобразования с параллельной подачей кода одновременно на все переключатели имеет ряд ограничений и недостатков. Одним из основных является формирование взвешенных эталонных токов с использованием прецизионных резисторов, сопротивления которых значительно отличаются. Например, в восьмиразрядном ЦАП номиналы задающих сопротивлений различаются в 128 раз. Если выбрать минимальное значение Rmin = R = 5 кОм, то требуется Rmax = 640 кОм. При этом резисторы всех номиналов должны иметь одинаковый допуск и стабильность характеристик. В полупроводниковой интегральной технологии изготовление таких элементов сопряжено со значительными трудностями.

На начальном этапе развития указанные ЦАП производились в виде гибридных изделий. Матрица сопротивлений, источник опорного напряжения и операционный усилитель изготавливались по пленочной технологии. Весьма жесткие требования предъявляются в таких схемах и к полупроводниковым переключателям, которые должны иметь высокую стабильность параметров и обладать малыми сопротивлениями в замкнутом состоянии. Наличие суммирующего ОУ и выходного формирователя не позволяют обеспечить достаточно высокое быстродействие.

Направления совершенствования ЦАП прямого преобразования связаны с разработкой структур, имеющих различные диапазоны точностных и эксплуатационных параметров, а также улучшающих технологичность их производства.  

Для получения взвешенных эталонных токов была разработана схема последовательного деления напряжения опорного источника, требующая для своей реализации резисторы всего двух номиналов R и 2R (рис.7.10).

img336

Рис.7.10. ЦАП с резистивной матрицей R - 2R

При таких сопротивлениях продольных и поперечных резисторов потенциалы узлов 1, 2, 3 убывают пропорционально 2 j, т. е. образуется последовательность Uоп,  Uоп /2, Uоп /4. Токи в поперечных ветвях также образуют убывающий ряд с коэффициентом 2 j. В зависимости от положения ключей, управляемых разрядами двоичных чисел, токи поперечных ветвей направляются в суммирующий узел ОУ (при αq = 1) или замыкаются на корпус (при αp = 0).

Тип применяемых ключей и технология изготовления оказывает влияние на схемотехнические особенности и определяет параметры преобразователя. Обычно переключатели выполняются с использованием МДП технологии. При этом ключи в каждом разряде образованы парой n-МДП транзисторов. Если αj = 1, то открыт правый транзистор и разрядный ток идет к точке суммирования, и при αj = 0 открывается левый транзистор, замыкающий ток на корпус. Реализация ЦАП полностью в n-МДП технологии сталкивается с трудностями создания стабильного ИОН и получения резисторов с достаточно большими сопротивлениями. Типичные значения удельного сопротивления резисторов, формируемых в технологическом МДП процессе, составляют примерно 300 Ом/□ для поликремниевых и 10…100 Ом/□ для диффузионных областей полупроводника. Резисторы с большими номиналами сопротивлений занимают значительные площади. При небольших значениях сопротивлений резистивной матрицы на погрешность начинают существенно влиять соизмеримые с ними нестабильные сопротивления каналов переключательных транзисторов. Источник стабильного опорного напряжения (ИОН) и операционный усилитель часто выполняются по КМОП технологии.

В источниках тока, изготовленных по МДП технологии, в качестве элементов, задающих взвешенные значения токов, применяются сопротивления каналов нагрузочных МДП транзисторов. При этом с увеличением значения сопротивления необходимо пропорционально увеличивать площадь, занимаемую транзистором, что сопряжено с трудностями при реализации ЦАП большой разрядности.

Для повышения быстродействия и точности ЦАП с резистивной матрицей  типа R - 2R выполняются по биполярной технологии. При этом используются источники тока на эмиттерных повторителях и переключатели, выполненные по схеме каскада с эмиттерной связью биполярных транзисторов, работающих в ненасыщенном режиме переключения токов. Такие приборы, как правило, изготавливаются без схемы преобразователя ток - напряжение на ОУ,  т. е. имеют токовый выход, что обеспечивает высокое быстродействие преобразователя.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.02 секунд 2,298,853 уникальных посетителей