ЦАП НА ВЗВЕШИВАЮЩЕЙ МАТРИЦЕ

Большинство схем параллельных ЦАП основано на суммировании токов, пропорциональных весу цифровых двоичных разрядов, причем должны суммироваться только токи тех разрядов, значения которых равны 1. Пусть, например, требуется преобразовать двоичный четырехразрядный код в аналоговый сигнал тока. У четвертого, старшего значащего разряда (СЗР, или MSB от Most Significant Bit) вес будет равен 2³ = 8, у третьего разряда - 2² = 4, у второго - 2¹ = 2 и у младшего (МЗР, или LSB от Least Significant Bit) - 2° = 1. Если вес МЗР I_lsb=1 mA, to I_msb = 8mA, a максимальный выходной ток преобразователя I_out(max) ⁼ 15 мА и соответствует коду 1111₂. Понятно, что коду 1001₂ будет соответствовать I_out = 9 мА. Следовательно, требуется построить схему, обеспечивающую генерацию и коммутацию по заданным законам точных весовых токов. Простейшая схема, реализующая указанный принцип, приведена на Рис. 4

Сопротивления резисторов выбирают так, чтобы при замкнутых ключах через них протекал ток, соответствующий весу разряда. Ключ должен быть замкнут тогда, когда соответствующий ему разряд входного слова равен единице. Выходной ток определяется соотношением:

При высокой разрядности ЦАП токозадающие резисторы должны быть согласованы с высокой точностью. Наиболее жесткие требования по точности предъявляются к резисторам старших разрядов, поскольку разброс токов в них не должен превышать тока младшего разряда. Поэтому разброс сопротивления в k-ом разряде должен быть меньше, чем

DR/R = 2 ^-k

Из этого условия следует, что разброс сопротивления резистора, например, в четвертом разряде не должен превышать 3%, а в десятом разряде - 0.05%.

Рассмотренная схема при всей ее простоте обладает целым рядом недостатков. Во-первых, при различных входных кодах ток, потребляемый от источника опорного напряжения (ИОН), будет различным, а это повлияет на величину выходного напряжения ИОН. Во-вторых, значения сопротивлений весовых резисторов могут различаться в тысячи раз, а это делает весьма затруднительной реализацию этих резисторов в полупроводниковых ИС. Кроме того, сопротивление резисторов старших разрядов в многоразрядных ЦАП может быть соизмеримым с сопротивлением замкнутого ключа, а это приведет к погрешности преобразования. В-третьих, в этой схеме к разомкнутым ключам прикладывается значительное напряжение, что усложняет их построение.