《電子技術應用》
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什么是權電流型DAC(數模轉換器)
摘要: 盡管倒T型電阻網絡D/A轉換器具有較高的轉換速度,但由于電路中存在模擬開關電壓降,當流過各支路的電流稍有變化時,就會產生轉換誤差。為進一步提高D/A轉換器的精度,可采用權電流型D/A轉換器。
關鍵詞: 數據轉換 DAC 權電流
Abstract:
Key words :

  盡管倒T型電阻網絡D/A轉換器具有較高的轉換速度,但由于電路中存在模擬開關電壓降,當流過各支路的電流稍有變化時,就會產生轉換誤差。為進一步提高D/A轉換器的精度,可采用權電流型D/A轉換器。

     電路結構
    4位權電流D/A轉換器如圖11.3.1所示。電路中,用一組恒流源代替了倒T型電阻網絡。這組恒流源從高電位到低位電流的大小依次為I/2、I/4、I/8、I/16。

圖11.3.1 權電流D/A轉換器的原理電路

  工作原理

    在圖11.3.1所示電路中,當輸入數字量的某一位數碼Di=1時,開關Si接運算放大器的反相端,相應權電流流出求和電路;當Si=0時,開關Si接地。分析該電路,可得出

    

    
    


優點
    1.速度快。
    2.當采用了恒流源電路后,各支路權電流的大小均不受開關導通電阻和壓降的影響,降低了對開關電路的要求,提高了轉換精度。

電路舉例

    恒流源采用具有電流負反饋的BJT恒流源電路,即可得如圖11.3.2所示的實際的權電流D/A轉換器電路。

圖11.3.2 實際的權電流D/A轉換器電路
    為消除因各BJT發射結電壓VBE的不一致性對D/A轉換精度的影響,圖中T3~T1均采用了多發射極晶體管,其發射極個數分別是8、4、2,即T3~T1發射極面積之比為8:4:2。這樣,在各BJT電流比值為8:4:2的情況下,T3~T1的發射極電流密度相等,可使各發射節電壓VBE相同。由于T3~T1的基極電壓相同,所以它們的發射極e3、e2、e1就為等電位點。在計算各支路電流時將它們等效連接后,可看出電路中得到T型電阻網絡與圖11.2.1中工作狀態完全相同,流入每個2R電阻的電流從高位到低位依次減少1/2,各支路中電流分配比值滿足8:4:2的要求。 基準電流IREF產生電路由運算放大器A2R1TrR 和-VEE組成,A2和R1Tr的cb結組成電壓并聯負反饋電路,以穩定輸出電壓,即Tr的基極電壓。Tr的be結,電阻R到-VEE為反饋電路負載,由于電路處于深度負反饋,根據虛短的原理,其基準電流為

    
    由倒T型電阻網絡分析可知, IE3=I/2,IE2=I/4,IE1=I/8,IE0=I/16,于是可得輸出電壓為
    
    可推得n位倒T型權電流D/A轉換器的輸出電壓
         
    上式表明,基準電流僅與基準電壓VREF和電阻R1有關,而與BJT、R、2R 電阻無關。這樣,電路降低了對BJT參數及R、2R取值的要求,對于集成化十分有利。
    常用的單片集成權電流D/A轉換器有AD1408、DAC0806、DAC0808等。

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