權(quán)電流型(D/A)轉(zhuǎn)換器電路結(jié)構(gòu)及工作原理

發(fā)布時間:2024-01-14
盡管倒t型電阻網(wǎng)絡(luò)d/a轉(zhuǎn)換器具有較高的轉(zhuǎn)換速度,但由于電路中存在模擬開關(guān)電壓降,當(dāng)流過各支路的電流稍有變化時,就會產(chǎn)生轉(zhuǎn)換誤差。為進一步提高d/a轉(zhuǎn)換器的精度,可采用權(quán)電流型d/a轉(zhuǎn)換器。
1、電路結(jié)構(gòu)
4位權(quán)電流d/a轉(zhuǎn)換器如圖1所示。電路中,用一組恒流源代替了倒t型電阻網(wǎng)絡(luò)。這組恒流源從高位到低位電流的大小依次為i/2、i/4、i/8、i/16。
圖1 權(quán)電流d/a轉(zhuǎn)換器的原理電路
2、工作原理
在圖1所示電路中,當(dāng)輸入數(shù)字量的某一位數(shù)碼di=1時,開關(guān)si接運算放大器的反相端,相應(yīng)權(quán)電流流出求和電路;當(dāng)si=0時,開關(guān)si接地。分析該電路,可得出
3、優(yōu)點
1.速度快。
2.當(dāng)采用了恒流源電路后,各支路權(quán)電流的大小均不受開關(guān)導(dǎo)通電阻和壓降的影響,降低了對開關(guān)電路的要求,提高了轉(zhuǎn)換精度。
4、電路舉例
恒流源采用具有電流負(fù)反饋的bjt恒流源電路,即可得如圖2所示的實際的權(quán)電流d/a轉(zhuǎn)換器電路。
圖2 實際的權(quán)電流d/a轉(zhuǎn)換器電路
為消除因各bjt發(fā)射結(jié)電壓vbe的不一致性對d/a轉(zhuǎn)換精度的影響,圖中t3~t1均采用了多發(fā)射極晶體管,其發(fā)射極個數(shù)分別是8、4、2,即t3~t1發(fā)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(fā)射極電流密度相等,可使各發(fā)射節(jié)電壓vbe相同。由于t3~t1的基極電壓相同,所以它們的發(fā)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(wǎng)絡(luò)與圖11.2.1中工作狀態(tài)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(zhǔn)電流iref產(chǎn)生電路由運算放大器a2、r1、tr、r 和-vee組成,a2和r1、tr的cb結(jié)組成電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路,以穩(wěn)定輸出電壓,即tr的基極電壓。tr的be結(jié),電阻r到-vee為反饋電路負(fù)載,由于電路處于深度負(fù)反饋,根據(jù)虛短的原理,其基準(zhǔn)電流為
由倒t型電阻網(wǎng)絡(luò)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(quán)電流d/a轉(zhuǎn)換器的輸出電壓
上式表明,基準(zhǔn)電流僅與基準(zhǔn)電壓vref和電阻r1有關(guān),而與bjt、r、2r 電阻無關(guān)。這樣,電路降低了對bjt參數(shù)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(quán)電流d/a轉(zhuǎn)換器有ad1408、dac0806、dac0808等。
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