集成电路数模转换器的原理及作用是什么
|
集成电路数模转换器都是二进制输入的，而用运放构成的数模转换器则不受数制和位数的限制。它运用了运放的反相加法器原理，如图1所示。 当运放的增益足够高时，其反相输入端为虚地，其输出电压v0由下式决定： 当VI=V2=V3=V4=V时。如果令Rl=，则Vo=-V(1 2 4 8)，构成的是二进制数模转换器。当然，电阻个数还可增加，以构成更多位的转换器。 如增加电阻： (10 20 40 80)]，便可构成两位十进制BCD码数模转换器。其实，用电阻并联的方法分析，也可得出上述结论。 依据上述原理构成的数模转换器的具体电路如图2、图3所示。考虑到运放输出电压范围的限制，在保持上述比例关系不变的前提下，对电阻取值进行了适当处理，其中反馈电阻R的取值可以变化，因为它并不影响转换中相互比例关系，而只影响输出电压的大小。 图中的运放必须采用CMOS型，因CMOS型的输入是高阻，使得选用较宽范围的电阻值和低至几μA的偏置电流，对转换精度几乎没有影响。运放的失调电压一般在2mV内即可，它仅对低电压稍有影响，电压高时就忽略不计了。如要求较高，可使用带调零端的运放。 电阻必须用金属膜电阻，其选用原则是阻值越小的电阻，其精确度要求越高。如大至16MΩ申阳即停有±5%的误差，也仅使最低电压0.039V变为0.037V或0.041V，对满度电压9.96V的误差仅为0.02%，而125kΩ电阻即使只有1%误差，也将使满度电压的误差达O.5%，因此应尽量减少小阻值电阻的误差。 由于输出电压与基准电压极性相反。可以增加一级运放，将负电压转为正电压。还可通过R反的调整使电压大小发生变化，以适应各种场合的需要。 上述数模转换器的输入接口，若采用图示拨码开关，因其导通电阻极小，当然毫无问题。若采用CMOS电路驱动，则应考虑导通电阻的影响。 笔者实测，74HC系列电路高电平输出电阻约50Ω，低电平灌人电阻约40Ω，而CD系列电路的上述电阻均高达200Ω～500Ω。若以5V电源作基准电源，并以74HC系列电路驱动转换器，其导通电阻导致的误差不超过0.04%。 一般可以忽略。同时，还可将5V电源_丁十为5.002V加以补偿。要求较高者也可将125kΩ减为124.95kΩ)、250kΩ减为249.95kΩ等。低电平时电阻两端电压均为0，根本不用考虑。CD系列电路导通电阻太大，建议不采用。 选配电阻时，可在输出端接上数字万用表监测电压。如16MΩ电阻应输出30mV，8MΩ电阻应输出78mV……250Ω)电阻应输出2.5V，125kΩ电阻应输出5V。这样便可将电阻校准。 |
