Цифроаналоговые преобразователи

Опубликовано admin Апр 30, 2013 в Роботетхника

Программа работы автоматических устройств, в частности роботов, обычно задается набором двоичных чисел в цифровых устройствах или различными значениями напряжений — в аналоговых устройствах. При использовании смешанных систем, состоящих из цифровых и аналоговых устройств, используются специальные преобразователи. Так, в цифроаналоговых преобразователях (ЦАП) цифровой код (число) преобразуется в напряжение. Рассмотрим работу этого важного устройства с помощью функциональной схемы.

Преобразователь состоит из четырехразрядного параллельного регистра (число разрядов выбирается исходя из условий преобразования), выходы триггеров которого соединяются с операционным усилителем, через специально подобранные резисторы. Последний работает в режиме компаратора, т. е. сравнивает напряжения, подаваемые с регистра и с переменного сопротивления R5.

Резисторы преобразователя выбирают в соответствии «весом» двоичного разряда: чем он старше, тем меньше сопротивление резистора и, соответственно, больше снимаемое напряжение. Величины сопротивлений резисторов кратны числам 1, 2, 4 и 8, определяемым по формуле 2п~\ где п — номер разряда.

Работа цифроаналогового преобразователя осуществляется следующим образом. Допустим, на регистре имеется код 0000, тогда на вход операционного усилителя будет подано напряжение, близкое к нулевому. Его величину определяют с помощью вольтметра, подключенного к переменному сопротивлению R5. Плавно выводя его скользящий контакт из нулевого положения (нижнее по схеме), следят за показаниями второго вольтметра, подключенного к выходу операционного усилителя. Как только выходное напряжение станет равным нулю, прекращают вращение ручки потенциометра и измеряют подаваемую с него величину напряжения. В этот момент величины напряжения на входах равны. При коде 1000, соответствующем десятичному числу 1 (младший разряд двоичного числа расположен слева), единичное напряжение 2,4...5 В с выхода первого триггера подается через резистор 82 кОм на инвертирующий вход операционного усилителя. Для уравновешивания этого напряжения на неинвертирующий вход нужно подать дополнительную величину напряжения с потенциометра. При кодах 0100, 0010 и 0001 на вход операционного усилителя подаются напряжения, соответственно в 2,4 и 8 раз большие.

Принципиальная схема цифроаналогового преобразователя отличается от рассмотренной функциональной только наличием четырехразрядного регистра, собранного на микросхемах К155ТМ2. Провести объединение двух подробно рассмотренных схем вы сможете самостоятельно.