ЯК ВИКОРИСТОВУВАТИ ПРИМНОЖУЮЧИЙ ЦАП

Загальні відомості про цифро-аналогові та множильні ЦАП

Більшість цифро-аналогових перетворювачів працюють із постійним, як правило, додатним джерелом опорної напруги, а вихідна напруга або струм такого ЦАП пропорційні цифровому коду на його вході. У множильних ЦАП (MDAC) напруга опорного джерела змінюється, як правило, в діапазоні ±10 В. Вихідна напруга або струм у цьому випадку залежать від добутку вхідного коду на напругу опорного джерела. Таким чином, множильний ЦАП може підсилювати, послаблювати або інвертувати вихідний сигнал відносно опорної напруги.

Основні сфери застосування множильних ЦАП

Основні сфери застосування множильних ЦАП: генератори сигналів довільної форми, програмовані фільтри, підсилювачі з програмованим коефіцієнтом підсилення (PGA-підсилювачі) та багато інших пристроїв із програмованим нахилом або зміщенням передавальної характеристики.

Структурна схема та принцип роботи PGA-підсилювача на основі MDAC

Структурну схему множильного 14-розрядного ЦАП AD5453 у складі PGA-підсилювача наведено на рис. 1. Обчислити величину вихідної напруги підсилювача можна за формулою

VOUT = −Ky × VIN × D/2n,

де VOUT — вихідна напруга; Ky — коефіцієнт підсилення; VIN — напруга опорного джерела; D — значення цифрового коду.

Параметри живлення та коефіцієнт підсилення

Напруга живлення підсилювача ADA4637-1 становить ±15 В, а максимальний розмах вихідної напруги — ±12 В. Коефіцієнт підсилення підсилювача Ky визначається з виразу

Ky = (R2 + R3) / R2.

Бажано, щоб температурний коефіцієнт опору (ТКО) цих резисторів був таким самим, як і ТКО резисторів ЦАП.

Вибір номіналів резисторів та узгодження опорів

Значення опору R1 вибирається виходячи зі співвідношення

RЦАП + R1 = RЦАП + (R2R3 / (R2 + R3)),

де RЦАП — опір матриці R–2R ЦАП.

Це дає змогу підтримувати вихідну напругу програмованого PGA-підсилювача у заданому діапазоні напруги при VREF = ±10 В.

Особливості зміщень та забезпечення стійкості

Зазначимо, що в наведеній на рис. 1 схемі напруга та струм зміщення мають бути мінімальними, оскільки вони множитимуться на величину, що дорівнює Ky.

Використання в колі зворотного зв’язку конденсатора ємністю 4.7 пФ дозволяє забезпечити стійкість підсилювача.

Порівняння множильних та стандартних ЦАП

Стандартні ЦАП також можуть працювати в множильному режимі, однак напруга опорного джерела стандартних ЦАП змінюється у вузькому діапазоні, як правило, додатної полярності. Діапазон частот на вході опорного джерела у стандартному ЦАП не перевищує кількох сотень кілогерц, наприклад, для 16-розрядного ЦАП AD5664 це значення становить лише 340 кГц. Водночас множильний ЦАП AD5453 працює з біполярною напругою у смузі частот до 12 МГц.

ВИСНОВКИ

Сучасні множильні ЦАП не набули широкого поширення в промисловості, однак їх застосування в низці пристроїв дозволяє забезпечити функції, які не підтримуються стандартними ЦАП. Крім того, сучасні множильні ЦАП відрізняються порівняно малим енергоспоживанням — не більше 50 мВт, що дає можливість використовувати їх у мобільних пристроях.