Микроэлектронные АЦП и ЦАП. Часть 1.

Аналого-цифровые (АЦП) и цифро-аналоговые (ЦАП) преобразователи появились в начале 60-х годов. Причиной этому послужили первые попытки использования ЦВМ в системах автоматизированной обработки информации и управления. С момента создания первых преобразователей они в процессе развития существенно изменяли свою структуру, принципы действия и элементную базу.

Как и ЭВМ, преобразователи принято относить к тому или иному поколению. Принадлежность к тому или иному поколению определяется главным образом типом элементной базы. Условно все множество преобразователей относят к четырем поколениям.

К преобразователям I поколения относят АЦП и ЦАП, сконструированные на базе ламповых и частично полупроводниковых элементов, причем к ним не предъявлялись жесткие требования по точности и быстродействию вследствие ограниченных возможностей используемой элементной базы.

Широкое распространение полупроводниковых приборов в середине и конце 60-х годов позволило провести большие работы по созданию преобразователей с существенно более высокими характеристиками — преобразователи II поколения.

Преобразователи III поколения выполнялись на базе интегральных схем с использованием вначале цифровых устройств, а впоследствии и аналоговых узлов. Первые ИС преобразователей появились в 70-х годах.

Современные АЦП и ЦАП создаются в виде больших интегральных схем и относятся к преобразователям IV поколения.

Аналого-цифровые преобразователи служат для преобразования исходной аналоговой величины в соответствующий ей цифровой эквивалент — код. При этом они выполняют преобразование, квантуя входную величину по уровню и по времени. Квантование по уровню вытекает из самого принципа преобразования аналоговой информации в цифровую и определяет степень приближения (с точки зрения точности) цифрового эквивалента исходной аналоговой величине. Квантование же по времени связано прежде всего с необходимостью выполнения преобразования, которое требует использования определенного цикла вычисления на некотором временном интервале.

Цифро-аналоговые преобразователи воспроизводят на выходе аналоговую величину, соответствующую входному цифровому коду.