Типы ИС ЦАП

На рис.2.24 представлен вариант структурной схемы 12-разрядного ЦАП комбинированного типа [6].

Рис. 2.24. Структурная схема ИС ЦАП комбинированного типа

Токи старших разрядов здесь формируются с помощью ИТ со взвешенными резисторами, а младших – с помощью ИТ с матрицей R-2R. Схема содержит в своей структуре встроенный формирователь, в который включен каскад автоматической коррекции напряжения смещения U_REF на общей базовой шине ИТ, что осуществлено преобразованием исходного фиксированного опорного напряжения, поданного от входа 23 в усилителе охваченном петлей отрицательной обратной связи. С этой целью в структуру ЦАП включен каскад на транзисторе VT_Д и резисторе R_Д идентичный ИТ второго старшего разряда (R2, VT2). Указанный каскад по своей структуре, элементам и характеристикам полностью аналогичен ИТ ЦАП. Соответственно, напряжение отрицательной обратной связи отслеживает и компенсирует в ИТ ЦАП все изменения разрядных токов, обусловленные колебаниями температуры, величины напряжения источника питания, процессом старения элементов и влиянием других факторов.

Основой построения рассматриваемой схемы является параллельное подключение к общему выходу трех элементарных ЦАП. Через токовые ключи 1-4 разрядов к общему выходу подключен первый элементарный ЦАП (ИТ на VT1-VT4, R1-R4), преобразующий в выходной ток четыре старших разряда, а другие два элементарных ЦАП (ИТ на VT5-VT8, R5-R8 и ИТ на VT9-VT13, R9-R14) подключены к общему выходу через токовые ключи 5-8 разрядов и токовые ключи 9-12 разрядов. Взвешивание токов осуществляется в эмиттерных цепях транзисторов ИТ. Транзистор VT13 предназначен для реализации взвешивания (активный делитель) тока младшего разряда. Токи младших (5-12) разрядов также поступают на общий выход через пассивные делители. Схема с делителями на выходе позволяет резко уменьшить диапазон значений сопротивлений, применяемых в ИТ.

Резисторы R19, R20, R21 используются для образования внешней отрицательной обратной связи при подключении к выходу ОУ. (режим с выходом по напряжению) и получения на выходе биполярного сигнала.

Схема сдвига уровней обеспечивает режим работы токовых ключей рассмотренного варианта ЦАП.

Подавление продуктов дискретизации на выходе ЦАП может осуществляться интегрированием. Лучший результат дает включение специального фильтра низких частот, обеспечивающего максимальное затухание на частоте преобразования и на гармониках частоты преобразования [7].

Относительная простота схем ЦАП позволила различным фирмам создать в настоящее время значительное количество приборов, обеспечивающих различные варианты быстродействия, числа разрядов и энергопотребления. Например, ИС ЦАП DAC 650 фирмы Bur Brown обеспечивает 12-разрядное преобразование с частотой тактирования до 500 МГц. Несколько менее быстродействующим при том же числе разрядов является прибор AD 9762 фирмы Analog Devices (~100 МГц), отличаясь в то же время преимуществом по энергопотреблению ~175мВт (источник питания 5В) или ~45мВт (источник питания 3В).

Контрольные вопросы

1. Какие функции выполняют АЦП и ЦАП?

2. Чему равна частота дискретизации для ТВ сигнала?

3. Как определяется частота дискретизации для ТВ сигнала?

4. Какие типы АЦП вы знаете?

5. Зачем перед АЦП необходимо ставить ФНЧ?

6. Какие искажения возникают на изображении при отсутствии ФНЧ?

7. Как определить число уровней квантования при АЦП ТВ сигнала?

Глава 3