1、電路結(jié)構(gòu)
4位倒t型電阻網(wǎng)絡d/a轉(zhuǎn)換器的原理如圖1所示。由圖中可以看出,解碼網(wǎng)絡電阻只有兩種:即r和2r。且構(gòu)成倒t型.故又稱為r-2r0倒t型電阻網(wǎng)絡dac。其中s0~s3為模擬開關,r-2r0電阻解碼網(wǎng)絡呈倒t形,運算放大器a組成求和電路。
圖1倒t型電阻網(wǎng)絡d/a轉(zhuǎn)換器
2、工作原理
模擬開關si,由輸入數(shù)碼di控制,當di=1時si接運算放大器反相端,電流ii流入求和電路;當di=0時,si則將電阻2r接地。根據(jù)運算放大器線性運用的“虛地”的概念可知,無論模擬開關si處于何種位置,與si相連的2r0電阻均將接 “地”(地或虛地)。余類推,這樣,流經(jīng)2r0電阻的電流與開關位置無關,為確定值。分析r-2r0電阻網(wǎng)絡可以發(fā)現(xiàn),從每個節(jié)點向左看的二端網(wǎng)絡等效電阻均為r,流入每個2r0電阻的電流從高位到低位按2的整數(shù)倍遞減。設基準電壓源電壓為vref,則總電流為i=vref/r,則流過各開關支路(從右到左)的電流分別為i/2、i/4、i/8和i/16。
于是可得到各支路的總電流
輸出電壓為:
上式表明,對于在圖1電路中輸入的每一個二進制數(shù) ,均能在其輸出端得到與之成正比的模擬電壓。
3、擴展
將輸入數(shù)字量擴展到n位,可得到n位倒t型電阻網(wǎng)絡d/a轉(zhuǎn)換器輸出模擬量與輸入數(shù)字量之間的關系式
將式中用k表示,中括號內(nèi)的n位二進制數(shù)用nb表示,則上式可改寫為vo=-knb
4、優(yōu)缺點
1.各支路電流直接流入運算放大器的輸入端,它們之間不存在傳輸上的時間差,提高了轉(zhuǎn)換速度。
2.減少了動態(tài)過程中輸出端可能出現(xiàn)的尖脈沖。
3.基準電壓穩(wěn)定性要好。
4.倒t型電阻網(wǎng)絡中r和2r電阻比值的精度要高。
5.每個模擬開關的開關電壓降要相等,為實現(xiàn)電流從高位到低位按2的整數(shù)倍遞減,模擬開關的導通電阻相應地按2的整數(shù)倍遞增。
常用的cmos開關倒t形電阻網(wǎng)絡d/a轉(zhuǎn)換器的集成電路有ad7520(10位)、dac1210(12位)及ak7546(16位高精度)等。