24.2.2. ЦА-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ТОКОВЫМИ КЛЮЧАМИ

В ранее описанных ЦА-преобразователях точность определения токов сильно зависит от падения напряжения на ключах. От этого недостатка можно избавиться, применив источники постоянного тока, как показано на рис. 24.10. При поступлении на управляющий вход положительного напряжения входной диод открывается, а другой запирается. Постоянный ток течет через входной диод. Подав отрицательное входное напряжение, мы запираем входной диод, а второй открываем. Постоянный ток течет, следовательно, через узел суммирования. Если токи имеют соответствующие весовые значения, то выходное напряжение будет пропорционально заданному двоичному числу.

Так как токи обеспечиваются источниками тока, можно исключить суммирующий усилитель, заменив его нагрузочным резистором Конечно, допустимое падение напряжения на собирательной цепи ограничивается, как правило, уровнем 1 В.

Принцип токовых ключей используется преимущественно в ЦА-преобразователях, реализуемых по биполярной технологии. Рассматриваемый пример иллюстрируется рис. 24.11. Весовые токи собираются с помощью резистивной матрицы на рис. 24.3. Для того чтобы транзисторы от до несмотря на различие в величине тока, имели одинаковое напряжение база-эмиттер, площади их эмиттеров делают различными в соответствии с весовыми коэффициентами.

Так как при этом требуется плавающая цепь резисторов, то оконечный резистор подключают не к нулевой шине, а к эмиттеру дополнительного транзистора. Точнее

Рис. 24.10 ЦА-преобразователь с управляемым переключением токов.

говоря, этот транзистор служит в качестве источника тока для преобразования младшего разряда.

Рис. 24.11. Построение источников тока на биполярных транзисторах.

Через оконечный резистор и параллельно включенный ему резистор протекают одинаковые токи. Поэтому для дальнейшего деления на два параллельно транзистору включен транзистор

Входное напряжение для резистивной матрицы создается с помощью опорного транзистора и операционного усилителя выходное напряжение которого устанавливается таким, что коллекторный ток транзистора принимает значение получаем выходной ток

Типы ИС

(см. скан)

Дифференциальный усилитель как токовый ключ

Очень быстрые токовые ключи могут быть построены на дифференциальных усилителях. Для переключения тока от одного транзистора на другой достаточно перепада напряжения менее 1 В. Так как транзисторы не попадают в режим насыщения, время переключения мало.

Возможность реализации подобных ключей на стандартных ЭСЛ-элементах иллюстрируется рис. 24.12. Дифференциальный каскад образован из выходных эмиттерных повторителей двух вентилей, расположенных на разных кристаллах. В рассмотренном случае оказывается удобным то обстоятельство, то коллектор выходного эмиттерного повторителя подключен к точке Ток протекающий через этот вывод, служит выходным сигналом.

Если на вход подается высокое напряжение, то транзистор открывается, а закрывается. Выходной ток определяется

Рис. 24.12. Реализация дифференциальных усилителей-переключателей тока на основе стандартных ЭСЛ-вентилей.

выражением

Если на входе низкий уровень напряжения, то С двумя ЭСЛ-кристаллами можно построить подобным образом очень быстрый 4-разрядный ЦА-преобразователь, в котором внешние эмиттерные резисторы для соседних разрядов отличаются по величине в два раза. Подобная схема представлена на рис. 24.13. Чтобы потенциал на выводе не становился отрицательным, в схему введен резистивный делитель для создания положительного потенциала покоя Таким образом, получаем выходное напряжение

Здесь сопротивление резистивного делителя. Путем суммирования четырех составляющих тока с учетом формулы (24.14) получаем

Время установления составляет только несколько наносекунд, выходное напряжение 2,5 В на нагрузке 75 Ом.

Точность значительно повышается, если внешний резистор заменить источником постоянного тока. По этому принципу работает 8-разрядный ЦА-преобразователь фирмы Motorola.