Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/AnalogDevices/D19910228Elc016.shtml

Умножающие цифро-аналоговые преобразователи для замены переменных резисторов

Фрэнк Гудинаф (Frank Goodenough)
Редакция Electronics

Frank Goodenough. 1-MHz MDACs replace gain-setting trimmers, ED, 1991, No.1, pp.178—180.

Восемь восьмиразрядных аналого-цифровых преобразователей в составе одной интегральной схемы позволяют регулировать усиление и фазу и модулировать сигналы под управлением микропроцессора.

Широко применяемые подстроенные переменные резисторы (подстроенные потенциометры) могут скоро оказаться ненужными. Это случится, если фирма Analog Devices продолжит свои работы, в результате которых подстроенные цифро-аналоговые преобразователи (ПЦАП) заменят потенциометры в широких областях применений. ПЦАП представляют собой восемь отдельных восьмиразрядных ЦАП, подключаемых последовательной линией связи к ведущему микропроцессору.

Первый ЦАП, DAC-8800, был способен устанавливать только постоянные напряжения. Он мог использоваться, например, для подстройки напряжения смещения нуля трех операционных усилителей, одновременно выдавая опорные напряжения для трех компараторов и еще двух ЦАП. Теперь, недавно основанное отделение PMI фирмы Analog Devices добавило к серии два восьмиразрядных КМОП ЦАП второго поколения — DAC8840 и DAC8841. Эти ЦАП могут не только задавать постоянные напряжения, но также регулировать усиление и (или) фазу или модулировать несущую. При малосигнальной полосе пропускания, составляющей 1 МГц, данные ЦАП могут удовлетворить требованиям многих применений в области видеотехники.

Модели DAC8840 и DAC8841 представляют собой умножающие ЦАП (УЦАП) с собственным аналоговым входом и дополнительным выходным операционным усилителем. DAC8841 питается от источников напряжения ±5 В, на нагрузке сопротивлением 2000 Ом создает сигнал размахом ±3 В и выполняет четырехквадрантное умножение. Второй преобразователь питается от источника напряжением 5 В, выдает сигнал размахом 3 В на нагрузке сопротивлением 2000 Ом, но ограничен двухквадрантным умножением.

Замена множества подстроечных потенциометров в крупносерийных изделиях, например цветных мониторах с разрешением 1000 или более строк, представляется основной областью применения. Сейчас потенциометры на заводах-изготовителях настраиваются роботизированным оборудованием с помощью отверток.

Аналоговые входы восьми четырехквадрантных УЦАП (обозначенных буквами от А до Н) в составе модели 8840 соответствуют верхнему выводу потенциометра, включенного между резисторами обратной связи операционного усилителя и землей (см. рисунок). Движок потенциометра соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя. Когда движок находится в крайнем верхнем положении (при входном коде, состоящем из единиц), напряжение на выходе ЦАП равно напряжению на аналоговом входе, умноженному на дробь 127/128. Операционный усилитель при этом представляет собой повторитель с единичным усилением.

Восемь восьмиразрядных цифро-аналоговых преобразователей (обозначенных буквами от А до Н) с выходом по напряжению реализованы в составе одной интеграл
Восемь восьмиразрядных цифро-аналоговых преобразователей (обозначенных буквами от А до Н) с выходом по напряжению реализованы в составе одной интегральной схемы фирмы Analog Devices. При помощи микропроцессора ЦАП могут управлять величиной сигналов постоянного или переменного (частотой до 1 МГц) тока.

При перемещении движка вниз, что соответствует уменьшению численного значения цифрового слова на входе, аналоговое выходное напряжение падает относительно входного ступенями, равными весу младшего значащего разряда (МЗР). Когда движок находится в середине потенциометра, напряжение на выходе операционного усилителя равно нулю. При дальнейшем перемещении движка вниз (численное значение цифрового кода приближается к нулю) полярность и фаза выходного напряжения меняют знак, а напряжение по абсолютной величине начинает увеличиваться и достигает отрицательного предела преобразования (при входном коде, состоящем из нулей). Операционный усилитель теперь является инвертором с единичным усилением.

Рассматриваемые ЦАП не только управляют амплитудой сигнала переменного тока, например синусоидального, но поворачивают выходной сигнал относительно входного по фазе на 180°. При таких возможностях они могут выполнять функции амплитудного и (или) фазового модулятора несущей под управлением микропроцессора.

Аналоговые схемы двухквадрантного ЦАП DAC-8841 похожи на схемы DAC-8841, но являются более простыми. Сам ЦАП также подобен потенциометру, у которого аналоговым входом является верхний вывод, а движок соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя. Однако обратная связь замкнута через нижний вывод потенциометра или подключена к земле либо к фиксированному напряжению смещения. Преобразователь работает как «повторитель с усилением» при значении коэффициента усиления, равном двум. Иначе говоря, выходное напряжение равно входному, умноженному на два и на коэффициент ослабления, задаваемый в пределах от нуля до 100% цифровым входным кодом. На нижний вывод потенциометра, как правило, подключаемый к земле, может быть подано положительное опорное напряжение (равное, например, половине максимального входного), благодаря чему можно регулировать переменный сигнал. Так, постоянное смещение величиной 1 В необходимо при размахе переменного сигнала 1 В. Полный размах выходного сигнала тогда составит 2 В при входном нулевом коде.

Среди минимальных и максимальных значений аналоговых параметров в расширенном диапазоне температур для изделий промышленного применения находятся интегральная и дифференциальная нелинейность, составляющая ±1 ед. МЗР, входное сопротивление для аналогового сигнала, которое составляет 4000 Ом и зависит от числовой величины кода, а также скорость нарастания 1,5 В/мкс. Полный коэффициент нелинейных искажений равен 0,01% на частоте 1 кГц и при размахе сигнала 4 и 2 В для моделей DAC8840 и DAC8841 соответственно. Выходные сигналы устанавливаются с точностью до 1 ед. МЗР за время 6 мкс, взаимное влияние преобразователей друг на друга составляет —60 дБ.

Для упрощения сопряжения с ведущим микропроцессором использован удобный для монтажа трехпроводный последовательный интерфейс (см. рисунок). Все, что при этом необходимо,— это тактовые импульсы, вход последовательных данных и вход стробирования ввода. У каждого ЦАП имеется свой регистр, хранящий состояние выхода. Содержимое этих регистров обновляется внутренним регистром, преобразующим данные из последовательных в параллельные и загружаемым данными с последовательного входа. 12-разрядные слова данных, поступающие из компьютера, записываются в регистр с последовательным входом тактами. Первые четыре разряда содержат адрес регистра в составе ЦАП, в который должны быть записаны последующие восемь разрядов. Эти четырехразрядные адреса и отдельные регистры данных позволяют обновить любой регистр (а значит, и любой ЦАП) в нужный момент времени, не разрушая содержимого других регистров интегральной схемы. Импульс строба записывает данные именно в тот регистр, который задан адресом. Так как некоторые системы требуют наличия нескольких или даже десятков преобразователей типа DAC8840 или DAC8841, то для шлейфового подключения множества ЦАП к одной шине данных предусмотрен последовательный выход данных с конца входного последовательного регистра. Когда на вывод сброса (еще одного цифрового входа обеих интегральных схем) подается низкий логический уровень, выходные напряжения всех восьми ЦАП становятся равными нулю. Это свойство особенно удобно использовать при включении системы или калибровке. Ток потребления для модели DAC8840 составляет 26 мА от источников питания напряжением +5 В. При напряжении питания 5 В модель DAC8841 потребляет такой же ток.

Цена и условия поставки

Преобразователи DAC8840 и DAC8841 заключаются в 24-выводные пластмассовые и керамические корпуса DIP и пластмассовые малогабаритные корпуса. Начальная цена составляет 9,95 долл. в партиях из 100 шт. Поставка производится из имеющихся запасов.

Analog Devices, PMI Div., 1500 Space Park Dr.,
Santa Clara, CA 95052-8020; (408)562-7513

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 64, No.03 (856), 1991г - пер. с англ. М.: Мир, 1991, стр.49

Electronics Design Vol.39 No.01 January 10, 1991 A Penton Publication

Electronics Design Vol.39 No.03 February 14, 1991 A Penton Publication

Frank Goodenough. 1-MHz MDACs replace gain-setting trimmers, ED, 1991, No.1, pp.178—180.

Раздел: МЕТОДЫ, СХЕМЫ, АППАРАТУРА

Тема:     АЦП





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/AnalogDevices/D19910228Elc016.shtml