盡管倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器具有較高的轉(zhuǎn)換速度,,但由于電路中存在模擬開關(guān)電壓降,,當(dāng)流過(guò)各支路的電流稍有變化時(shí),就會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換誤差,。為進(jìn)一步提高D/A轉(zhuǎn)換器的精度,,可采用權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器。
電路結(jié)構(gòu)
4位權(quán)電流D/A轉(zhuǎn)換器如圖11.3.1所示,。電路中,,用一組恒流源代替了倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)。這組恒流源從高電位到低位電流的大小依次為I/2,、I/4,、I/8、I/16,。
圖11.3.1 權(quán)電流D/A轉(zhuǎn)換器的原理電路
工作原理
在圖11.3.1所示電路中,,當(dāng)輸入數(shù)字量的某一位數(shù)碼Di=1時(shí),開關(guān)Si接運(yùn)算放大器的反相端,,相應(yīng)權(quán)電流流出求和電路,;當(dāng)Si=0時(shí),開關(guān)Si接地,。分析該電路,,可得出
優(yōu)點(diǎn)
1.速度快。
2.當(dāng)采用了恒流源電路后,,各支路權(quán)電流的大小均不受開關(guān)導(dǎo)通電阻和壓降的影響,,降低了對(duì)開關(guān)電路的要求,提高了轉(zhuǎn)換精度,。
電路舉例
恒流源采用具有電流負(fù)反饋的BJT恒流源電路,,即可得如圖11.3.2所示的實(shí)際的權(quán)電流D/A轉(zhuǎn)換器電路。
圖11.3.2 實(shí)際的權(quán)電流D/A轉(zhuǎn)換器電路
為消除因各BJT發(fā)射結(jié)電壓VBE的不一致性對(duì)D/A轉(zhuǎn)換精度的影響,圖中T3~T1均采用了多發(fā)射極晶體管,,其發(fā)射極個(gè)數(shù)分別是8、4,、2,,即T3~T1發(fā)射極面積之比為8:4:2。這樣,,在各BJT電流比值為8:4:2的情況下,,T3~T1的發(fā)射極電流密度相等,可使各發(fā)射節(jié)電壓VBE相同,。由于T3~T1的基極電壓相同,,所以它們的發(fā)射極e3、e2,、e1就為等電位點(diǎn),。在計(jì)算各支路電流時(shí)將它們等效連接后,可看出電路中得到T型電阻網(wǎng)絡(luò)與圖11.2.1中工作狀態(tài)完全相同,,流入每個(gè)2R電阻的電流從高位到低位依次減少1/2,,各支路中電流分配比值滿足8:4:2的要求。 基準(zhǔn)電流IREF產(chǎn)生電路由運(yùn)算放大器A2,、R1,、Tr、R 和-VEE組成,,A2和R1,、Tr的cb結(jié)組成電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路,以穩(wěn)定輸出電壓,,即Tr的基極電壓,。Tr的be結(jié),電阻R到-VEE為反饋電路負(fù)載,,由于電路處于深度負(fù)反饋,,根據(jù)虛短的原理,其基準(zhǔn)電流為
由倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)分析可知,, IE3=I/2,IE2=I/4,IE1=I/8,IE0=I/16,于是可得輸出電壓為
可推得n位倒T型權(quán)電流D/A轉(zhuǎn)換器的輸出電壓
上式表明,,基準(zhǔn)電流僅與基準(zhǔn)電壓VREF和電阻R1有關(guān),而與BJT,、R,、2R 電阻無(wú)關(guān)。這樣,,電路降低了對(duì)BJT參數(shù)及R,、2R取值的要求,對(duì)于集成化十分有利。
常用的單片集成權(quán)電流D/A轉(zhuǎn)換器有AD1408,、DAC0806,、DAC0808等。