Схема ЦАП. Цифро-аналогові перетворювачі: типи, класифікація, принцип роботи, призначення

Механічна конструкція

Наприклад, в друкарській машинці IBM Selectric вже використовується неручной ЦАП для управління кулькою.

Схема цифро-аналогового перетворювача виглядає так.

Однобітових механічний привід приймає два положення: одне при включенні, інше при виключенні. Рух кількох однобитовых виконавчих механізмів може бути об’єднано і зважено з допомогою пристрою без коливань для отримання більш точних кроків.

Саме друкарська машинка IBM Selectric використовує таку систему.

Основні типи цифро-аналогових перетворювачів

  • Широтно-імпульсний модулятор, де стабільний струм або напруга переключається в низькочастотний аналоговий фільтр з тривалістю, що визначається за допомогою вхідного цифрового коду. Цей метод часто застосовується з метою управління швидкістю електродвигуна і затемнення світлодіодних ламп.
  • Цифро-аналоговий аудіо-перетворювач з надлишковою дискретизацією або інтерполяційні ЦАП, наприклад, використовують дельта-сигма-модуляцію, використовують метод змін щільності імпульсів. Швидкості більше 100 тисяч вибірок в секунду (наприклад, 180 кГц) і дозвіл 28 біт досяжні за допомогою пристрою з дельта-сігмою.
  • Двійково-зважений елемент, який містить окремі електричні компоненти для кожного біта ЦАП, підключеного до точки підсумовування. Саме вона може складати операційний підсилювач. Сила струму джерела пропорційна вазі біта, якому він відповідає. Таким чином, всі нульові біти коду підсумовуються з вагою. Це відбувається, оскільки вони мають в розпорядженні один і той же джерело напруги. Це єдиний з найбільш швидких способів перетворення, але він не ідеальний. Так як є проблема: низька вірність з-за великих даних, необхідних для кожного окремого напруги або струму. Такі високоточні компоненти дорогі, тому цей тип моделей зазвичай обмежений 8-бітним дозволом або навіть менше. Комутований резистор має призначення цифро-аналогових перетворювачів в паралельних джерелах мережі. Окремі екземпляри включені в електрику на основі цифрового входу. Принцип роботи цифро-аналогового перетворювача цього типу полягає в комутованому джерелі струму ЦАП, з якого вибираються різні ключі на основі числового входу. Він включає синхронну конденсаторну лінію. Ці одиничні елементи підключаються або відключаються за допомогою спеціального механізму (лапки), який знаходиться біля всіх штекерів.
  • Цифро-аналогові перетворювачі сходового типу, який представляє собою бінарний-зважений елемент. Він, у свою чергу, використовує повторювану структуру каскадних значень резистора R і 2R. Це підвищує точність із-за відносної простоти виготовлення механізму з однаковим номіналом (або джерел струму).
  • Послідовне наступ або циклічний ЦАП, який один за іншим будує вихідні дані протягом кожного етапу. Окремі біти цифрового входу обробляються всіма роз’ємами, поки не буде врахований весь об’єкт.
  • Термометр – кодований ЦАП, який містить резистор рівний або ток-джерело сегмент для кожного можливого значення виходу ЦАП. 8-розрядний ЦАП градусника буде розташовувати 255 елементами, а 16-заряджений ЦАП термометра буде мати 65 535 частин. Це, мабуть, найбільш швидка і високоточна архітектура ЦАП, але за рахунок високої вартості. Завдяки цьому типу ЦАП досягнуто швидкості перетворення більше одного мільярда вибірок в секунду.
  • Гібридні Цапи, які використовують комбінацію вищевказаних методів в одному перетворювачі. Більшість інтегральних мікросхем ЦАП відносяться до цього типу через складність одночасного отримання низької вартості, великої швидкості і правильності в одному приладі.
  • Сегментований ЦАП, який об’єднує принцип кодування термометра для старших розрядів двійкового зважування для молодших компонентів. Таким чином досягається компроміс між точністю (з допомогою принципу кодування термометра) і кількістю резисторів або джерел струму (з використанням бінарного зважування). Глибоке пристрій з подвійним дією означає сегментацію 0 %, а конструкція з повним термометричним кодуванням — має 100 %.
  • Більшість DACS, представлені в цьому списку, покладаються на постійне опорне напруга, щоб створити їх вихідне значення. В якості альтернативи примножує ЦАП приймає змінна вхідна напруга для їх перетворення. Це накладає додаткові конструктивні обмеження на смугу пропускання схеми реорганізації. Тепер зрозуміло, для чого потрібні цифро-аналогові перетворювачі різних видів.