[/ /3)] =0,693 (i?i+jR()C(. Время разряда Ct равно 2 = 0,693/?,C . Длительность рабочего цикла мультивибратора Ги = 1+2. а частота генерируемых выходных сигналов определяется выражением h\,AA2,l{2R + Rt)Ct.

Скважность выходных импульсов мультивибратора обычно определяют как отношение длительности импульса tx к сумме длительностей импульса и паузы: Д = =UI{U + h) = {R, + Ri)l{2R, + Rt). Возможные комбинации соотношений между сопротивлениями Rt,R\ и емкостью Ct, необходимые о. для получения требуемых частоты fr и скважности Д выходных им-

пульсов мультивибратора, можно Щ>Ом получить из графиков на рис. 1.34. Как видно из рис. 1.34, этот мультивибратор позволяет регулиро- qz вать скважность выходных импульсов в диапазоне 50-100%.

to

Рис. 1.34. Выбор Rx, Rt и Ct мульти- / вибратора для требуемой частоты fr (а) и скважности (б)

/0 Я),кОм

1.5. ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЕ И АНАЛОГО-ЦИФРОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

В электронной аппаратуре одинаково широко используются сигналы, представленные как в виде непрерывных переменных, так и в виде дискретных двоичных сигналов. Для взаимодействия электронных устройств, обрабатывающих непрерывные (аналоговые) сигналы с устройствами, оперирующими дискретными двоичными (цифровыми) сигналами, применяют цифро-аналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП).

Распространение цифровой вычислительной техники, особенно активное в последние годы благодаря выпуску микропроцессорных БИС и однокристальных микро-ЭВМ, потребовало выпуска отечественной шромышленностью БИС ЦАП и АЦП. Это объясняется тем, что большинство переменных информационных величин (ток, напряжение, скорость, температура, давление, освещенность и т. д.) представляется в аналоговой форме. Непосредственная обработка этих величин цифровыми устройствами невозможна без предварительного представления их в виде цифрового Л-разряд-ного слова. Эту операцию осуществляют АЦП. В свою очередь, для точного управления иЗхМенениями аналоговых величин по результатам обработки цифрового слова в микро-ЭВМ необходимо

преобразовывать цифровую информацию в аналоговую с помощью ЦАП.

Из большого числа известных методов построения ЦАП и АЦП при их изготовлении в виде БИС распространение получили только некоторые, удовлетворяющие требованиям полупроводниковой технологии. В этом параграфе даются самые общие лонятия о принципах построения и структурах преобразователей, изготовленных в виде полупроводниковых БИС. Основное внимание уделяется вопросам применения выпускаемых серийно БИС ЦАП и АЦП. Что касается глубокого изучения методов преобразования аналоговых сигналов в цифровые и наоборот, то для этого целесообразно обратиться к специальной литературе {19].

1.5.f. БИС ЦИФРО-АНАЛОГОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Выпускаемые БИС ЦАП (§1.7) являются схемами параллельного действия, когда в одной точке суммируется N весовых токов в соответствии с разрядностью входного цифрового слова. Изготавливаемые по КМОП-технологии ЦАП серии 572 являются микромощными с низким быстродействием. Остальные ЦАП изготавливаются по биполярной технологии и имеют высокое быстродействие при значительной потребляемой мощности [20].

ЦАП, изготавливаемые по КМОП-технологии. Упрощенная структурная схема такого ЦАП приведена на рис. 1.35. Резистор-

1-йрШР) 2.-й р 10-йр(МЗР)

Рис. 1.35. Упрощенная схема ЦАП, изготовленных по КМОП-технологии

ная матрица типа R - 2R подключается к инвертирующему входу внешнего ОУ. Внутренний резистор Ro.c включается в цепь ОС операционного усилителя. Таким образом, ЦАП с внешним ОУ образуют обычный инвертирующий усилитель, у которого входное напряжение равно опорному Uon, а выходное напряжение зависит от сопротивления /? матрицы R - 2R между точками Uon и инвертирующим входом ОУ. В свою очередь, сопротивление Rk зависит от того, подключены резисторы 2R к общей шине или инвертирующему входу усилителя. Поскольку состояние КМОП-

транзисторов (открыт или закрыт) vti и vti зависит от поданного на их затворы логического сигнала, то напряжение [/вых = = uonro.clryi определяется цифровым Л-разрядным словом на входах ЦАП.

В ЦАП серии 572 матрицу R -2r образуют тонкопленочные резисторы, а сопротивлением Rm управляют /г-канальные МОП-транзисторы. Удельное сопротивление резисторов - около 2 кОм на квадрат. Сопротивления jR = lO кОхМ в ЦАП 572ПА1 и 572ПВ1 и jR=>30 кОм в ЦАП 572ПА2. Абсолютный разброс сопротивлений R может достигать 50% при очень малом относительном их разбросе, обеспечивающем требуемую точность преобразования. В отличие от ЦАП 572ПА1, в двух других ЦАП требуемая точность согласования сопротивлений резисторов матрицы R - 2r обеспечивается после лазерной лодгонки. Существенное влияние на точность преобразования оказывают транзисторные переключатели vti и vti, включенные последовательно с сопротивлениями 2r. Поэтому во всех КМОП ЦАП размеры транзисторов в первых шести разрядах изменяются по двоичному закону. Благодаря этому сопротивление открытых транзисторов vt1, утг равно 20 Ом, vt2 и vt2 - 40 Ом и т. д., а vt6, vt6 и последующих она составляет 640 Ом. Применение лазерной подгонки сопротивлений резисторов в ЦАП 572ПА2 и 572ПВ1 позволяет уменьшить до требуемой величины влияние сопротивлений транзисторов, но их температурные коэффициенты остаются несогласованными с сопротивлениями резисторов матрицы. Поэтому у этих ЦАП значительны температурный коэффициент нелинейности преобразования (около 3- 10/°С) и коэффициент передачи (около 10/°С), существенно снижающие точность преобразования в диапазоне температуры.

Основные схемы включения БИС серии 572 даны в § 1.7. Ниже рассмотрены особенности применения КМОП ЦАП и методы улуч-. шения их параметров на примере БИС 572ПА1. Специальное внимание при проектировании ЦАП на КМОП БИС серии 572 необходимо уделять выбору ОУ и его включению. Поскольку выходным сигналом этих ЦАП являются весовые токи, то при изменении входного тока ОУ в температурном диапазоне должно выполняться условие lBx<UonlR-2+. При изменении входного цифрового слова на выходе ОУ будет действовать ошибка, обусловленная его напряжением [/см и равная Ucuil +Ro.c/Rm) Поскольку отношение RoxIRw изменяется от 1 до О, то ошибка, обусловленная [/см, изменяется в диапазоне 1-2 [/см. Влиянием напряжения [/см можно пренебречь при использовании ОУ, у которого [/см<С < и.оп/2. Если применять ОУ с малым Um не представляется возможным, то следует отрегулировать [/см по неинвертирующему входу (см. § 1.2) или использовать предназначенные для этого выводы ОУ. Хорошие результаты получаются, если неинвертирующий вход ОУ подключается к общей шине через резистор с сопротивлением, равным Ro.c\\2r. В этом случае ошибка, обусловленная /вх, не превышает hxR/A и сравнима с ошибкой, обуслов-