ЦАП НА МАТРИЦЕ R-2R

Недостатки предыдущей схемы были устранены в следующей схеме, где в качестве ключей используютсяМОП-транзисторы.

 

 

В этой схеме задание весовых коэффициентов ступеней преобразователя осуществляют путем последовательного деления опорного напряжения с помощью резистивной матрицы постоянного импеданса. Основной элемент такой матрицы представляет собой делитель напряжения (Рис.6), который должен удовлетворять следующему условию: если он нагружен на сопротивление R_L то его входное сопротивление R_IN также должно принимать значение R_L. Коэффициент ослабления цепи a = V₂/V₁ при этой нагрузке должен иметь заданное значение. При выполнении этих условий получаем следующие выражения для сопротивлений:

 

 

При двоичном кодировании a = 0.5. Если положить R_L= 2R,то

 

в соответствии с Рис. 5.

 

 

Поскольку в любом положении переключателей S_k они соединяют нижние выводы резисторов с общей шиной схемы, источник опорного напряжения нагружен на постоянное входное сопротивление R_IN = R. Это гарантирует неизменность опорного напряжения при любом входном коде ЦАП.

Согласно Рис. 5, выходные токи схемы определяются соотношениями:

 

 

а входной ток:

 

Поскольку нижние выводы резисторов 2R-матрицы при любом состоянии переключателей S_k соединены с общей шиной схемы через низкое сопротивление замкнутых ключей, напряжения на ключах всегда небольшие, в пределах нескольких милливольт. Это упрощает построение ключей и схем управления ими и позволяет использовать опорное напряжение из широкого диапазона, в том числе и различной полярности. Поскольку выходной ток ЦАП зависит от V_REF линейно (см. (8)), преобразователи такого типа можно использовать для умножения аналогового сигнала (подавая его на вход опорного напряжения) на цифровой код. Такие ЦАП называют перемножающими.

Точность этой схемы снижает то обстоятельство, что для ЦАП, имеющих высокую разрядность, необходимо согласовывать сопротивления R₀ ключей с разрядными токами. Особенно это важно для ключей старших разрядов.