Инвертирующий и неинвертирующий усилители с управляемым коэффициентом усиления

На принципиальных схемах ЦАП удобно изображать условно в виде управляемых кодов сопротивлений и одного постоянного сопротивления R_ос. Условное обозначение ЦАП К572ПА1 приведено на рисунке 2.10. Управляющий ЦАП удобно использовать для построения усилителя с управляемым коэффициентом усиления. Действительно, если в рассмотренной схеме (рисунок 2.9) U_оп - это входное, а U_вых - выходное напряжение усилителя, то коэффициент усиления такого инвертирующего усилителя (N/N_max изменяется прямо пропорционально коду N).

Рисунок 17.3

На основе перемножающего ЦАП К572ПА1 может быть построен также и неинвертирующий усилитель с управляемым коэффициентом усиления. Схема такого усилителя приведенная на рисунке 17.5.

Рисунок 17.4 Рисунок 17.5

В данном случае использовано обратное включение ЦАП - опорное напряжение U_оп присоединено к выводу 1, соответствующему выходному току I₁, а выходное напряжение снимается с вывода 15, на который обычно подается опорное напряжение. Такое включение сетки R...2Rобеспечивает напряжение на выходе (вывод 15 ), пропорциональное управляющему коду. Следует отметить, что при обратном включении ЦАП необходимо учитывать тип используемых в нем ключей. В микросхеме К572ПА1 это токовые МОП-ключи. Такие ключи не рассчитаны на переключение больших напряжений, поэтому в рассмотренном устройстве (рисунок 17.5) рекомендуется устанавливать -1 V ≤ U_оп ≤ 1 V. Перемножающий ЦАП К572ПА1 может быть применен также для выполнения операции деления. Для этого он включается в цепь обратной связи операционного усилителя (рисунок 17.6). При таком включении ЦАП малым числовым эквивалентам управляющего кода соответствует большое выходное напряжение и наоборот. Погрешность делительного устройства увеличивается при уменьшении кода N.

ЦАП типа К572ПА1 может управляться кодом, получаемым с выходов дискретных интегральных схем типов КМОП и ТТЛ. В последнем случае выходные уровни, соответствующие единичным сигналам, должны быть повышены путем соединения выходов ТТЛ инверторов с источником питания 5 V через резисторы сопротивлением 2...10 kW. Непосредственное согласование входных управляющих уровней ЦАП с параметрами сигналов ТТЛ-схем достигается при уменьшении напряжения питания ЦАП до 5 V.

В другом перемножающем ЦАП (рисунок 17.7) типа К572ПА2 предусмотрены два источника питания: U_п₁ = 5V и U_п₂ = 15 V. Благодаря этому он непосредственно согласуется по сигналам ТТЛ с цифровыми устройствами. Схема включения этого ЦАП тоже показана на рисунке.

Преобразователь К572ПА2 управляется двенадцатиразрядным кодом и имеет два встроенных регистра, в которых этот код может запоминаться. Регистры включены последовательно. По сигналу Е₁ = 1 входной код N записывается в первый регистр, а по сигналу Е₂ = 1 код из первого регистра переписывается во второй. Код второго регистра преобразуется в выходный ток I₁ и в дополняющий ток I₂. Таким образом, если на вход Е₁ или Е₂ подан нулевой сигнал, то изменение управляющего кода Nне приведет к немедленному изменению выходного тока ЦАП.

ЦАП типа К572ПА2 построен, как и ЦАП К572ПА1, на основе резисторной сетки R...2R. Однако последний резистор сетки в рассматриваемом ЦАП не соединен внутри микросхемы с общим проводом, а присоединен к выводу 30. Этот вывод обозначен символом I₃ (ток I₃указан на рисунке 17.3). В данном преобразователе имеются два земляных вывода - аналоговый GA и цифровой GD.

Для получения выходного напряжения следует дополнять преобразователь внешним операционным усилителем, в обратную связь которого включается резистор R_oc, входящий в состав микросхемы.