數(shù)模轉(zhuǎn)換器R-2R梯形網(wǎng)絡(luò)的靈活運(yùn)用

綜上所述，當(dāng)如圖2那樣使用DAC時(shí)，從VREF腳得到的是和數(shù)字輸入成線性關(guān)系的電壓直接輸出。這樣的連接方法有以下特點(diǎn)：

(1)VREF輸出的是一個(gè)電壓值，后級(jí)不需接運(yùn)放，但是這個(gè)電路輸出電阻很大，當(dāng)對(duì)輸出電阻有要求時(shí)，可以在后面加上一個(gè)同相放大或跟隨器作為緩沖。

(2)為這種接法有兩個(gè)輸入端且與地是隔離的，所以這種接法不要求DA變換模擬量，邊界必須有一個(gè)是0， 即可以在任意指定DA變換模擬正電壓的范圍，圖5是一種使用8位DAC0832實(shí)現(xiàn)的從正電壓Vmax到Vmin數(shù)模轉(zhuǎn)化的電路。

圖5 8位DAC0832示例

(3)一般DAC帶有從電流輸出腳和VREF之間的二極管， 所以這種接法不能進(jìn)行負(fù)電壓值的DA變化， 即IOUT1，IOUT2端不能接負(fù)電壓。

3 DAC用做分流電阻網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)倒置R-2R 梯形網(wǎng)絡(luò)的DAC的基本原理，如果兩個(gè)電流輸出端的電勢(shì)相等(例如圖1那樣后級(jí)接了運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端)則從i個(gè)單刀雙置開關(guān)流過(guò)的電流為從參考電壓端輸入的電流的2-i倍，且從VREF到兩個(gè)輸出端電阻為R。因此當(dāng)兩個(gè)電流輸出端的電勢(shì)相等時(shí)倒置R-2R梯形網(wǎng)絡(luò)的DAC可以簡(jiǎn)化為圖6的二端口網(wǎng)絡(luò)。

圖6 兩端口網(wǎng)絡(luò)

從圖7看出DAC可以是一個(gè)數(shù)碼程控的分流器。這樣可以把圖1考慮成一個(gè)程控增益的放大器，VREF腳輸入被放大信號(hào)，放大倍數(shù)為-(D×Rfb)/(2n×R)(D是數(shù)字輸入值)。圖7是使用倒置R-2R 梯形網(wǎng)絡(luò)的DAC(AD7541)作分流器實(shí)現(xiàn)的一種數(shù)字程控濾波器。

它由DAC和兩個(gè)高精度的運(yùn)放實(shí)現(xiàn)。U1和電阻R1～R4構(gòu)成差分輸入的電壓控制電流源，經(jīng)DAC分流后，最后是由運(yùn)放U2和電容構(gòu)成的倒向積分器。這樣構(gòu)成了傳遞函數(shù)為H(s)=1/(1+τS)，轉(zhuǎn)折頻率為1/τ的一階低通濾波器，其中τ= R2C× 2n/D 。即實(shí)現(xiàn)了由DAC數(shù)字端程控的高精度低通濾波器。

如果將電路略加改造用一個(gè)運(yùn)放將輸入信號(hào)和低通信號(hào)相減(如圖7所示)可得到一個(gè)高精度的高通濾波器。

圖7 由DAC組成的數(shù)字程控濾波器

4 結(jié)論

梯形網(wǎng)絡(luò)的DAC本質(zhì)上是一個(gè)阻值精確的R-2R梯形網(wǎng)絡(luò)，利用梯形網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)可以非常靈活的使用梯形網(wǎng)絡(luò)的DAC，在工程實(shí)際中可以收到意想不到的效果，例如本文前述部分提到的方法在實(shí)踐中體現(xiàn)出了很高的使用價(jià)值。