ЦАП с коммутацией напряжения
В отличие от ЦАП с коммутацией тока эти преобразователи используют схему, коммутирующую разные потенциалы (рис. 3.9). В качестве ключей здесь используются полевые транзисторы, выполненные на МОП-структурах, что наиболее эффективно при реализации на ИС. Схема управления собирается на логических схемах КМОП-типа. Структуры выбираются исходя из соображений целесообразности изготовления резисторов по тонкопленочной технологии, Здесь, как и в схеме с коммутацией тока, применена схема R-2R-лестничного типа. Нелинейности, обусловленные использованием коммутируемых резисторов, не позволяют достичь высокой точности преобразования и поэтому ограничивают применение этой схемы.
Для преобразования цифрового кода с достаточно высокой степенью точности используется схема, показанная на рис. 3.10. Недостатком этой схемы является возможность появления между ее выходами напряжения, что может привести к искажению деления токов в лестничной цепи, а следовательно, и к погрешностям преобразования. Для предотвращения этого явления используют наиболее совершенные операционные усилители или другую активную нагрузку, которые обеспечивают развязку по выходам.
Следует отметить, что АЦП и ЦАП строятся не только по разомкнутой (в большинстве случаев), но и по замкнутой схеме. Во втором случае в схеме преобразователя используется обратная связь, охватывающая преобразователь полностью. Смысл включения обратной связи заключается в том, что входная величина сравнивается с величиной, выработанной в цепи обратной связи. На рис. 3.11 показаны схемы ЦАП и АЦП, построенные по принципу преобразователей с обратной связью.
В состав ЦАП, построенного по замкнутой схеме (рис. 3.11, а), входят: АЦП, включенный в цепь обратной связи; схема управления и сумматор. Преобразуемый цифровой код поступает на первый вход цифровой схемы сравнения, а на второй ее вход подается сигнал с выхода АЦП, выработанный в цепи обратной связи. В результате сравнения формируется входной сигнал схемы управления, связанной выходом со входом сумматора. Аналоговая величина, воспроизведенная на выходе сумматора, преобразуется в АЦП в цифровой код и далее, как было отмечено, сравнивается с входным сигналом. По существу, такая схема является цифровой системой регулирования с глубокой обратной связью. Преобразованная аналоговая величина снимается с выхода сумматора в момент равенства сигналов на входе схемы сравнения. Преобразователь может выполнять функции АЦП при разомкнутой схеме, если использовать только АЦП и сумматор (на схеме отмечено жирными линиями).
Аналогично работает АЦП с обратной связью (рис. 3.11, б).
ЦАП с обратной связью удобно использовать и при преобразовании цифрового кода в аналоговую механическую величину, представленную, например, в виде угла поворота исполнительного вала.