D/A Prevodník R-2R
Obsah
1 Vlastnosti D/A prevodníka R-2R
Tento typ prevodníka, s odporovou sieťou R-2R, patrí medzi tzv. paralelné D/A prevodníky, ktoré využívajú metódu váhovania. Pre túto metódu sa používajú ešte prevodníky s odporovou sieťou typu RN. Avšak pri použití D/A prevodníka so sieťou R-2R dostávame lepšiu teplotnú a časovú stabilitu, oproti tomu ak by sme použili D/A prevodník s odporovou sieťou typu RN. Tým získavame aj väčšiu presnosť u D/A prevodníkov s odporovou sieťou R-2R. Na zrealizovanie takéhoto prevodníka sa použijú len dva druhy odporov a to s hodnotami R a s hodnotou dvojnásobnou, čiže 2R, obr. 1, 2. Tým sa výrazne zjednoduší samotná realizácia prevodníka a zväčší sa aj jeho presnosť.
Keďže hovoríme o váhovaných D/A prevodníkoch, tak váha samotných koeficientov p1 až pn je určená polohou prepínača. Poloha prepínača D/A prevodníka so sieťou R-2R zodpovedá hodnote 0 alebo 1. Doba ustálenia D/A prevodníka je okolo desiatok mikrosekúnd, pričom rýchle D/A prevodníky sa pohybujú v ráde o 103 nižšom, čiže okolo desiatok nanosekund.
2 D/A prevodník R-2R s napäťovým spínaním
Na obr. 1 môžeme vidieť D/A prevodník R-2R s napäťovým spínaním. Využíva sa tu princíp príspevku referenčného napätia k výstupnému napätiu. Ak sa nachádza prepínač v pravej polohe, číže na hodnote 0, príspevok k výstupnému napätiu je nulový. To je z dôvodu, že prepínač je pripojený na zem. Ak prepínač nastavíme na ľavú polohu, hodnota 1, napätie Ur prechádza odporom 2R. Napätie Ur je referenčným napätím, vďaka tomuto napätiu, ak je prepínač v ľavej polohe, preteká prúd v danej vetve do uzla. Tento prúd sa stáva príspevkom k celkovej hodnote výstupného napätia U0. Veľkosť tohto príspevku závisí od vzdialenosti uzla od výstupu prevodníka. Čím sme bližšie k prevodníku tým je príspevok hodnoty k výstupnému napätiu väčší. Výstupné napätie potom dostávame superponovaním všetkých príspevkov referenčného napätia. Pre výstupné napätie Uo platí nasledovný vzťah:
[math]U_o =U_r \frac{R_0}{R} \frac{p_i}{2^i}[/math]
[math]I_o =U_r \frac{1}{R} \frac{p_i}{2^i}[/math]
2.1 Princíp
Ak referenčné napätie prechádza len uzlom 1, čiže prepínač p1 je nastavený na hodnotu 1 a ostané prepínače sú na hodnote 0. Potom dostávame nasledovné zapojenie odporov obr.2 veľkosť odporu je potom 3R:
Veľkosť výstupného prúdu a napätia pri prepínači p1 v hodnote 1 a ostatných na hodnote 0, je nasledovná:
[math]I_0 =\frac{U_r}{(R+2R)}{ \frac{1}{2}}[/math]
[math]U_0 =I_0 3R={ \frac{1}{2}U_r}[/math]
Ak referenčné napätie prechádza uzlom 1 a 2, čiže prepínač p1 a p2 je nastavený na hodnotu 1 a ostané prepínače sú na hodnote 0. Hodnota výsledného odporu je rovnako ako u predchádzajúceho 3R. Avšak veľkosť výstupného prúdu a napätia bude:
[math]I_0 =\frac{U_r}{3R}{ \frac{1}{4}}[/math]
[math]U_0 =I_0 3R={ \frac{1}{4}U_r}[/math]
Ako môžeme vidieť s rastúcim počtom prepínačov v ľavej polohe, hodnota 1, dochádza k zvyšovaniu menovateľa presne podľa všeobecného vzorca, ktorý sme si ukázali.
Takéto zhotovenie D/A prevodníka má jednu nevýhodu. Či nastáva prechod prúdu do uzla cez patričné odpory je určené polohou prepínača in. Hodnota prúdov vo vetve sa mení so zmenou vstupného kódu. Dochádza k spomaľovaniu ustálenia výstupného napätia a tým sa zhoršujú dynamické vlastnosti.
3 D/A prevodník R-2R s prúdovým spínaním
Z predchádzajúceho dôvodu je výhodnejšie použiť nasledovné zapojenie, D/A prevodník R-2R s prúdovým spínaním. Pri použití tohto zapojenia nedochádza k zmene prúdu v odporovej sieti, čím nedochádza k zhoršovaniu doby ustálenia. Takéto zapojenie je na obr.3.
Cez opory siete tečú rovnaké prúdy, ktoré sú nezávislé od polohy prepínačov z toho dôvodu, že medzi vstupmi OZ je virtuálna nula. Prúd ktorý prechádza obvodom z referenčného napätia je konštantný. Pre výstupné napätie Uo platí nasledovný vzťah:
[math]U_o =U_r \frac{R_0}{R_0 +R} \frac{p_i}{2^i}[/math]
Použitá literatúra
1. KUKUČA, Peter. Základy číslicového merania. Bratislava : STU, 2003 [cit. 2010-05-13]. Dostupné z WWW: <http://webmail.stuba.sk/~peter.kukuca/pedagogika/ADC2003.doc>.
