倒T型電阻網(wǎng)絡D/A轉換器
4位倒T型電阻網(wǎng)絡D/A轉換器的原理圖見11.2.1所示。由圖中可以看出,解碼網(wǎng)絡電阻只有兩種:即R和2R.且構成倒T型.故又稱為R-2R0倒T型電阻網(wǎng)絡DAC.其中S0~S3為模擬開關,R-2R0電阻解碼網(wǎng)絡呈倒T形,運算放大器A組成和電路。
圖11.2.1倒T型電阻網(wǎng)絡D/A轉換器
11.2.2工作原理
模擬開關Si,由輸入數(shù)碼Di控制,當Di=1時Si接運算放大器反相端,電流Ii流入求和電路;當Di=0時,Si則將電阻2R接地。根據(jù)運算放大器線性運用的“虛地”的概念可知,無論模擬開關Si處于何種位置,與Si相連的2R0電阻均將接 “地”(地或虛地)。余類推,這樣,流經(jīng)2R0電阻的電流與開關位置無關,為確定值。分析R-2R0電阻網(wǎng)絡可以發(fā)現(xiàn),從每個節(jié)點向左看的二端網(wǎng)絡等效電阻均為R,流入每個2R0電阻的電流從高位到低位按2的整數(shù)倍遞減。設基準電壓源電壓為VREF,則總電流為I=VREF/R,則流過各開關支路(從右到左)的電流分別為I/2、I/4、I/8和I/16。
于是可得到各支路的總電流
輸出電壓為:
上式表明,對于在圖11.2.1電路中輸入的每一個二進制數(shù) ,均能在其輸出端得到與之成正比的模擬電壓。
11.2.3擴展
將輸入數(shù)字量擴展到n位,可得到n位倒T型電阻網(wǎng)絡D/A轉換器輸出模擬量與輸入數(shù)字量之間的關系式
將式中用K表示,中括號內的n位二進制數(shù)用NB表示,則上式可改寫為vO=-KNB
11.2.4優(yōu)缺點
1.各支路電流直接流入運算放大器的輸入端,它們之間不存在傳輸上的時間差,提高了轉換速度。
2.減少了動態(tài)過程中輸出端可能出現(xiàn)的尖脈沖。
3.基準電壓穩(wěn)定性要好。
4.倒T型電阻網(wǎng)絡中R和2R電阻比值的精度要高。
5.每個模擬開關的開關電壓降要相等,為實現(xiàn)電流從高位到低位按2的整數(shù)倍遞減,模擬開關的導通電阻相應地按2的整數(shù)倍遞增。
常用的CMOS開關倒T形電阻網(wǎng)絡D/A轉換器的集成電路有AD7520(10位)、DAC1210(12位)及AK7546(16位高精度)等。
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