5.1.   Цифро-аналоговый преобразователь

Цифро-аналоговый преобразователь (рис. 5.1) предназначен для преобразования числа, определенного, как правило, в виде двоичного кода, в напряжение или ток, пропорциональные значению цифрового кода. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) широко применяется в различных устройствах автоматики для связи цифровых электронно-вычислительных машин (ЭВМ) с аналоговыми элементами и системами. Схемотехника цифро-аналоговых преобразователей весьма разнообразна.

Принцип работы ЦАП состоит в суммировании аналоговых сигналов, пропорциональных весам разрядов входного цифрового кода, с коэффициентами, равными нулю или единице в зависимости от значения соответствующего разряда кода.

Цифро-аналоговые преобразователи различают по наибольшим уровням выходного напряжения (напряжению шкалы): 2,5; 5; 10; 10,24 и 20 В. Наиболее часто встречаются значения 10 и особенно 10,24 В, которое наиболее удобно при двоичном кодировании, так как значения аналоговых сигналов, соответствующих разрядам преобразователя, описываются простыми цифрами. Например, для 10-разрядного ЦАП значение младшего разряда при шкале 10 В равно 9,77 мВ, а при шкале 10,24 В – 10 мВ.

В обычном двоичном коде старший разряд (СР) имеет вес, равный 1/2 = 2-1 от значения полной шкалы. Следующий за старшим разряд имеет вес, равный 1/4 = 2-2, и так далее, вплоть до младшего разряда (МР) с весом 1/2n, где n-число разрядов преобразователя. Сумма всех разрядов определяет значение полной шкалы преобразователя.

Цифро-аналоговый преобразователь, как правило, постоянно отслеживает текущее значение входных цифровых сигналов. Когда необходимо отделить основную схему преобразователя от источника цифровой информации, на входе ЦАП ставят буферный регистр, в который записывается цифровая информация только при наличии разрешающего сигнала – строб-импульса.