ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, преобразователи код

— аналог — устройства, осуществляющие автоматическое декодирование входных величин, представленных числовыми кодами, в эквивалентные им значения какой-нибудь физической величины. Количественная связь между входной числовой величиной и ее аналоговым эквивалентом выражается соотношением , где — аналоговый эквивалент единицы младшего разряда кода, а погрешность преобразования. Коды обычно представляются в двоичной, двоично-десятичной или десятичной системе счисления. Выходные физ. величины чаще всего представляют собой временные интервалы, угловые перемещения, электр. напряжения (токи), частоту колебаний и фазовые сдвиги. Различают время-импульсные, накапливающие и весового типа. Время-импульсные преобразователи служат для преобразования кодов в мех. перемещения и электр. напряжения через промежуточный параметр — временной интервал. Преобразование кодов в угловое перемещение основано на использовании шаговых двигателей с импульсным питанием. Числовой код преобразуется в число-импульсный с постоянным периодом следования импульсов, которыми питается шаговый двигатель. За время шаговый двигатель отрабатывает угол поворота — период следования импульсов, N — код, численно равный счетных импульсов, единичный шаг двигателя, эквивалентный одному импульсу). Если число-импульсный код подать в счетчик, управляющий декодирующей матрицей, то время преобразования кода в напряжение будет пропорционально величине кода, а изменение напряжения на выходе матрицы в течение этого времени — линейным.

Преобразователи с накапливающими емкостями основаны на заряде конденсатора импульсами эталонного напряжения. Управление зарядом осуществляется кодовым регистром. Существуют такие разновидности накапливающих Ц.-а. п.: 1) Ц.-а. п., для заряда которых используют последовательность импульсов - некоторой стандартной величины, а число их равно преобразуемому коду; 2) Ц.-а. п., которые заряжаются последовательностью эталонных импульсов, амплитуды которых пропорциональны разрядным весам кода; 3) преобразователи, эталонный импульс которых (равный половине полной шкалы выходного напряжения) подается, начиная с младших разрядов кода, на конденсатор, постоянная времени которого подбирается так, чтобы за один такт он разряжался наполовину;

в результате этого в конце последнего такта устанавливается напряжение, эквивалентное цифровому коду; 4) преобразователи, в которых в начале цикла преобразования формируется некоторый эталонный импульс, а затем происходит потактное удвоение напряжения на конденсаторе. Осн. недостатком таких преобразователей является их небольшая точность. Работа преобразователей весового типа основана на использовании источников эталонных напряжений, величины которых пропорциональны разрядным весам декодируемых чисел.

1. Цифро-аналоговый преобразователь с источником эталонной эдс и декодирующей матрицей

Цифро-аналоговый преобразователь со звездообразным делителем и УПТ.

Структура - а. п. зависит от способа формирования эталонных напряжений и их коммутаций в процессе преобразования. Ц.-а. п. с одним источником эталонного напряжения и декодирующей матрицей на двух номиналах сопротивлений R и для декодирования двоичных чисел показан на рис. 1. Такая матрица имеет постоянное выходное сопротивление Двых Напряжение на выходе Ц.-а. п. определяют из зависимости где при коде «1» в разряде и при коде разряде .

При использовании в Ц.-а. п. звездообразного делителя со «взвешенными» сопротивлениями (рис. 2) для обеспечения требуемой точности суммирования применяют усилители постоянного тока (УПТ) с большим коэфф. усиления и малым сопротивлением в цепи обратной связи . В этом случае аналоговое напряжение будет равно

Существуют Ц.-а. п., построенные на основе стабилизированных источников тока с последовательным делителем на «взвешенных» сопротивлениях. Нагрузка на стабилизаторы тока в таком преобразователе не одинакова и зависит от разряда, в котором установлен стабилизатор. Напряжение на выходе , где — ток стабилизатора. В Ц.-а. п. со стабилизаторами тока и декодирующей матрицей на каждый стабилизатор тока приходится одинаковая нагрузка а аналоговое напряжение

Осн. характеристиками Ц.-а. п. являются быстродействие, точность и число каналов. Под быстродействием понимается макс. частота поступления на вход декодируемых чисел, при которой сохраняется номинальная точность преобразования. Точность преобразователей характеризуется относительной приведенной погрешностью преобразования, которая включает в себя статич. и динамич. составляющие. В статич. погрешности входит погрешность метода, определяемая принципом действия преобразователя, и инструментальная погрешность, зависящая от того, что компоненты преобразователя не идеальны. Динамич. погрешность является следствием переходных процессов в цепях преобразователя. В промежутках между поступлением входных кодов должна производиться аппроксимация выходного сигнала. Степень несоответствия аппроксимирующей кривой идеальной ф-ции в каждый момент времени представляет собой погрешность аппроксимации. Число каналов определяется по выходу и входу; для входа — равно к-ву источников цифровой информации, подключенных к Ц.-а. п., для выхода к-ву приемников аналоговой информации.

Лит. см. к Аналого-цифровой преобразователь.

А. И. Кондалев.