Динамические параметры ЦАП

В радиоэлектронной аппаратуре, ЭВМ, системах сбора и обработки данных ЦАП работают при непрерывно изменяющихся значениях кодов на входах. Понятно, что считывание информации с выхода ЦАП должно производиться после окончания всех переходных процессов в нем. Только в таком случае можно получить точность, на которую рассчитан ЦАП, и быстродействие системы или аппаратуры определяется временем переходных процессов ЦАП, его быстродействием. По этой причине динамические параметры ЦАП во многом определяют производительность обработки информации.

Время установления выходного сигнала – время от момента изменения кода на входах ЦАП до момента, когда значение выходной аналоговой величины отличается от установившегося на заданную величину.

Выходной сигнал ЦАП: 1 – тестимпульс, 2 – форма идеального выходного импульса, 3 – форма действительного выходного импульса

В зависимости от типа ЦАП это может быть время установления выходного тока или время установления выходного напряжения. В большинстве случаев приводится время установления при скачкообразном изменении входного кода от минимального до максимального значения или наоборот, когда выходная аналоговая величина отличается от установившегося значения не более 0,5 ЕМР в ту или другую сторону. Отсчет времени обычно ведется от момента достижения входным уровнем 0,5 амплитуды. На рисунке это интервал времени t ₁от момента достижения половины амплитуды логического уровня до момента, когда кривая выходного сигнала в последний раз пересекает одну из границ зоны, ограниченной x _max–0,5 ЕМР и x _min+0,5 ЕМР. Изменение входного кода может быть и в интервале других значений, а точность достижения выходным сигналом установившегося значения может выбираться из соображений необходимой точности ЦАП.

Время задержки распространения – время от момента достижения входным уровнем половины амплитуды до момента достижения выходной аналоговой величиной половины установившегося значения (время t ₂). Наряду с этим параметром может использоваться время задержки – время от момента изменения кода до момента, когда выходная аналоговая величина достигает 0,1 установившегося значения.

Время нарастания – время, за которое выходная аналоговая величина изменяется от 0,1 до 0,9 установившегося значения (время t ₃).

Скорость нарастания – отношение приращения аналоговой выходной величины ко времени t ₃, за которое произошло это приращение.

Время переключения – время от момента изменения входного кода до момента достижения выходной аналоговой величиной 0,9 установившегося значения.

К динамическим характеристикам можно отнести и импульсные помехи, возникающие на выходе ЦАП при его работе в режиме непрерывной смены значений входного кода. Это выбросы (всплески или провалы) выходного сигнала в момент изменения значения входного кода. Критерием выброса является величина колебательной энергии, пропорциональной площади выброса с учетом «знака» площадей полуволн. Часто выброс характеризуется амплитудой и длительностью.

Причиной возникновения выбросов является несовпадение во времени моментов переключения отдельных разрядов, вследствие чего в некоторый момент времени оказывается выключенным или включенным число разрядов, не соответствующее входному коду. Считается, что самая неблагоприятная ситуация с этой точки зрения возникает при изменении входного кода, когда переключается максимальное число разрядов. В этом случае выброс может достигать половины максимальной выходной аналоговой величины. Его амплитуда может быть любой полярности в зависимости от опережения или запаздывания включения старшего разряда относительно выключения младших разрядов.