Применение ЦАП, генерация сигналов

Опубликовано 13.08.2011 Ведущий Валерий Харыбин

Основное применение микросхем ЦАП состоит в получении аналогового сигнала из последовательности цифровых кодов.
Как правило, коды подаются на входы ЦАП через параллельный регистр, что позволяет обеспечить одновременность изменения всех разрядов входного кода ЦАП. При неодновременном изменении разрядов входного кода на выходе ЦАП появляются импульсы напряжения, уровни которых не соответствуют ни одному из кодов.
Однако, даже при одновременном изменении всех разрядов входного кода ЦАП, уровень напряжения, соответствующий поданному коду, устанавливается не сразу, а за время установления ЦАП, что связано с неидеальностью внутренних элементов ЦАП. Выходной ток ЦАП, как правило, устанавливается значительно быстрее выходного напряжения, так как он не зависит от инерционности операционного усилителя. Понятно, что условие правильной работы ЦАП состоит в том, чтобы длительность сохранения входного кода была больше, чем время установления ЦАП, иначе выходной сигнал не успеет принять значение, соответствующее входному коду.
Если подавать коды на вход ЦАП редко, то приведенная схема может использоваться, например, в управляемом источнике питания, выходное напряжение которого задается входным кодом. Правда, при этом необходимо еще обеспечить большой выходной ток источника питания, применив внешний усилитель тока.
Если же подавать коды на вход ЦАП с высокой частотой, то можно получить генератор (или синтезатор) аналоговых сигналов произвольной формы. В этом случае коды, поступающие на ЦАП, называют кодами выборок (то есть мгновенных значений) генерируемого аналогового сигнала.
В простейшем случае в качестве источника входных кодов ЦАП можно использовать обычный двоичный счетчик. Выходное напряжение ЦАП будет нарастать при этом с каждым тактовым импульсом, формируя пилообразные выходные сигналы. Длительность каждой ступеньки равна периоду тактового генератора Т, а период всего выходного сигнала равен 2 в степени n, умноженное на Т. Количество ступенек в периоде выходного сигнала равно 2 в степени n. Если в данной схеме использовать синхронные счетчики с синхронным переносом, то входной регистр ЦАП не нужен, так как все разряды счетчика переключаются одновременно. Если же используются асинхронные счетчики или синхронные счетчики с асинхронным переносом, то входной регистр ЦАП необходим.
В случае, когда нужно формировать аналоговые сигналы произвольной формы (например, синусоидальные, шумовые, треугольные, импульсные), в качестве источника кодов, поступающих на ЦАП, необходимо использовать память, работающую в режиме чтения.
Если память постоянная, то набор форм генерируемых сигналов задается раз и навсегда. Если же память оперативная, то строится однонаправленный информационный буфер с периодическим режимом работы, что позволит записывать в память коды для генерации самых разных сигналов. В обоих случаях входной регистр ЦАП необходим, информация в него записывается стробом чтения из памяти.