ленной разностным входным током ОУ и равной IpR. Например, для ОУ 153УД2, у которого /вхЗОО нА, /р 100 нА и ЦАП 572ПА2, эта ошибка равна примерно 6 мВ, т. е. этот ОУ ограничит точность 12-разрядного ЦАП в лучшем случае на уровне десяти разрядов.

Точность работы ЦАП может ухудшить выбор ОУ со сравнительно малым собственным коэффициентом усиления. Можно пренебречь влиянием Ки ОУ, если его величина удовлетворяет неравенству /(V>2+.

Вследствие большой площади транзисторов VT1-VT5 и VT1- VT5 с уменьшенным сопротивлением в открытом состоянии значительна выходная емкость Сых (40-120 пФ в зависимости от кода входного цифрового слова) ЦАП серии 572. Эта емкость оказывает существенное влияние на время установления выходного напряжения ОУ до требуемой точности. Объясняется это тем, что Свых, действующая между инвертирующим входом ОУ и общей шиной, образует полюс на частоте fn= 1/(2я/?мСвых) Если /п<[т, то исходная однополюсная амплитудно-частотная характеристика ОУ становится двухполюсной, а переходный процесс установления Овых - колебательным. Чтобы уменьшить действие полюса на время установления выходного напряжения ОУ, резистор Ro.c шунтируют конденсатором Со.с. Благодаря этому при частоте /о = = l/(2jxio.cCo.c) появляется нуль на амплитудно-частотной характеристике. Если fo = fn, то переходный процесс установления [/вых становится апериодическим. Поскольку {/вых зависит от кода цифрового входного слова ЦАП, равенство fo = fn можно выполнить только для одной кодовой комбинации на входе, что снижает эффективность действия Со.с. Влияние изменения Rm можно уменьшить, шунтируя инвертирующий вход ОУ резистором Rw. Тогда полюс появится на частоте fn= 1У[2яСвых(/?м/?ш)], и при Rm<. <Rm частота fn будет меньше зависеть от чем /п. В зависимости от частоты единичного усиления /т используемого ОУ рекомендуются значения сопротивления R и емкости Ср.с рассчиты-

вать из равенства (/?м/?ш)Свых = /?о.сСо.с=(1 + Kl+8л;/т/?о.сСвых)/ (4я/т). Последнее выражение обеспечивает минимальное время установления выходного напряжения ОУ в диапазоне изменения [/вых, равном ±100 мВ, т. е. в зоне линейной работы входного каскада ОУ. При больших изменениях (/вых>1 В скорость изменения выходного напряжения определяется скоростью нарастания V усилителя, если Л[/вых ?о.сСвых> . Например, в ЦАП 572ПА1 при [/оп = А[/вых=10 В, /?о.с-=10 -кОм и Свь,х=100 пФ ОУ не будет существенно влиять на скорость нарастания [/вых, если v> >10 В/мкс.

Влияние Свых на быстродействие ЦАП можно практически устранить, включив БИС 572ПА1, как показано на рис. 1.36,а. В этой схеме выходы транзисторов VTi, VTi соединены с общей шиной и низкоомным источником опорного напряжения (вывод /). Выходная емкость такой перевернутой резисторной матрицы, об-46

разованная 1\аспределенными емкостями двух резисторов R и 2R, невелика (окЬло 10 пФ), и благодаря этому собственное время установления CLbix ЦАП не превышает 1 мкс. Если в схеме использовать ОУ 154УДЗ, то общее время установления [/вых с точностью 0,1% не превышает 2 мкс. В отличие от основной схемы

158 1/тЗ,5В

15В Un3,5B

Рис. 1.36. Устранение влияния выходной емкости (а) и работа от одного источника питания (б) ЦАП 572ПА1

включения БИС 572ПА1, в приведенной на рис. 1.36,а допускается подача на вывод / только положительного напряжения [/оп. Максимальное значение [/оп = 3,5 В для ЦАП 572ПА1 и [/оп = 2,5 В для БИС 572ПА2 и 572ПВ1 в аналогичном включении. Последнеа объясняется тем, что сопротивление открытого МОП-транзистора увеличивается при возрастании напряжений затвор-исток и, следовательно, изменяются сопротивления резисторов 2R матрицы. Это приводит к увеличению дифференциальной нелинейности преобразования, которая в ЦАП 572ПА1 близка к 0,1% при [/оп = = 3,5 В, а в ЦАП 572ПА2 при [/оп = 2,5 В уже достигает 0,05%. Дополнительное преимущество описываемого включения КМОП ЦАП состоит в том, что можно получить выходное напряжение одинаковой полярности с Von (рис. 1.36,6). Благодаря этому для питания ЦАП достаточно одного источника напряжения. Если отключить резистор Rl от общей шины и соединить его с выводом /, то получим биополярный ЦАП, работающий в смещенном двоичном коде.

При использовании БИС 572ПВ1 в описываемом включении целесообразно в качестве Ro.z применить один из его внутренних резисторов. Это позволяет получить согласование температурного коэффициента резисторной матрицы с Ra.z и, следовательно, высокую точность преобразования в широком температурном диапазоне.

ЦАП, изготовленные по биполярной технологии. Упрощенная структура такого ЦАП приведена на рис. 1.37. Дифференциальное опорное напряжение между базами транзисторов и выходом Al примерно равно Von- Через транзисторы VTI - VTn протекают весовые токи, равные UonlR-2- Для А2 эти транзисторы являются генераторами весовых токов, переключаемыми логическими сигналами, подаваемыми на цифровые входы ЦАП. При любом сочетании нулей и единиц на входе ЦАП напряжение [/вых уста-

навливается таким, чтобы был равен нулю потенциал инвертирующего входа А2. Следовательно, на анодах диодов VD всегда поддерживается нулевое напряжение. Если на всех входах ЦАП напряжение меньше нуля, то диоды VD закрыты и на вход А2

поступает максимальный ток, равный 2 UonlR- = (JonjR- В этом

случае Ubux= UonRo.c/R. Если на любой вход подано напряжение больше нуля, то соответствующий диод VD закрывается, весовой

p. 2-й p. ffl-fj-i! p, N-d p.

\7 V 37 У У V

УЛ УпТул vb \уп vnwv V

R1\\ZR

ZR R

Рис. 1.37. Упрощенная схема биполярного ЦАП

ТОК переключается в цепь диода VD, [/вых уменьшается. Таким образом, [/вых будет пропорционально поданному на входы ЦАП двоичному числу. Для того чтобы транзисторы VT1-VTn имели одинаковые напряжения (/э.б при различных весовых токах, площади их эмиттеров делают различными. Усилитель А2 можно исключить из схемы, а jRo.c заземлить. В этом случае падение напряжения на jRo.c должно быть меньше 2 В, чтобы исключить насыщение транзисторов. Благодаря сравнительно большим весовым токам, переключаемым в ЦАП этого типа и малой выходной емкости, их быстродействие значительно выше, чем в КМОП ЦАП. Параметры и основные схемы включения выпускаемых в настоящее время ЦАП, изготовленных по биполярной технологии, приведены в § 1.7.

1.5.2. БИС АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

В полупроводниковых АЦП получили наибольшее распространение два метода преобразования: последовательного приближения и параллельного преобразования [21].

Упрощенная структура АЦП последовательного приближения дана на рис. 1.38,а. Получив команду на выполнение преобразования от генератора трактов, регистр последовательного приближения (РПП) устанавливает напряжение лог. 1 в 1-м разряде ЦАП. Если при этом /вх>/ц, то компаратор напряжения выдает в РПП команду оставить напряжение лог. 1 в 1-м разряде ЦАП и подать лог. 1 на 2-й разряд ЦАП. Если после этого вновь /вх>/ц, то компаратор напряжения выдает в РПП команду оставить лог. 1 48