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)流過各支路的電流稍有變化時,,就會產(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,,開關(guān)Si接運算放大器的反相端,相應(yīng)權(quán)電流流出求和電路,;當(dāng)Si=0時,,開關(guān)Si接地。分析該電路,,可得出
優(yōu)點
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所示的實際的權(quán)電流D/A轉(zhuǎn)換器電路,。
圖11.3.2 實際的權(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。在計算各支路電流時將它們等效連接后,,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 電阻無關(guān),。這樣,電路降低了對BJT參數(shù)及R,、2R取值的要求,,對于集成化十分有利,。
常用的單片集成權(quán)電流D/A轉(zhuǎn)換器有AD1408、DAC0806,、DAC0808等,。