Резисторная матрица типа R-2R

От перечисленных выше недостатков свободна схема ЦАП, пока­занная на рис.7. Теперь используются резисторы только двух но­миналов – R и 2R, что значительно облегчает их изготовление с не­обходимой степенью точности. Кроме того, матрица типа R-2R обла­дает постоянным - равным 3R - сопротивлением, которым нагружен источник опорного напряжения (независимо от положения ключей).

Определим напряжение на выходе матрицы типа R-2R, если в правой позиции находится только ключ 8 (рис.8). Пользуясь ме­тодом эквивалентных схем (схем замещения), будем шаг за шагом заменять два параллельно включенных резистора 2R на один R (рис.8 и 9), а затем два последовательно включенных резистора R на один 2R (рис.9 и 10) и т.д. В результате получим схему дели­теля опорного напряжения (рис.15), из которой следует, что вы­ходное напряжение в данном случае в 3 раза меньше опорного.

При подаче опорного напряжения на следующую узловую точку (в правой позиции находится только ключ 4) выходное напряжение умень­шается в 2 раза, в чем легко убедиться, выполнив описанные выше операции с использованием метода схем замещения. При этом пред­последняя схема имеет вид, показанный на рис.16, а последняя – на рис.17. Схемы на рис.15 и 16 эквивалентны, что доказы­вает постоянство входного сопротивления резисторной матрицы типа R-2R. Делитель напряжения (рис.17) позволяет найти выходное напряжение, которое в данном случае в 6 раз меньше опорного. Ана­логично показывается, что при правой позиции только 2 или 1 ключа, выходное напряжение будет соответственно в 12 или 24 раза меньше опорного.

Следовательно, число, на которое нужно разделить опорное напряжение, чтобы рассчитать соответствующий МЗР уровень сигнала, находится так: 2 следует возвести в степень n - 1 (n - количество разрядов) и полученный результат умножить на 3. Выходное напряжение затем определяется умножением этого уровня сигнала на сумму весовых кодов находящихся в правой позиции ключей.

Электронные ключи.

Матрицы резисторов ЦАП построены так, чтобы весовые коды ключей и соответствующих разрядов регистра, хранящего информацию о преобразуемом цифровом сигнале, были одинаковы. При этом сигна­лы с прямого и инверсного выходов каждого разряда регистра посту­пают на управляющие входы пар транзисторных ключей. Один из клю­чей пары обеспечивает подачу опорного напряжения, а другой - заземление резистора матрицы.

В схемах электронных ключей ЦАП обычно используются МОП – транзисторы с индуцированным каналом.