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[導(dǎo)讀]在分析通用雙極性輸出D/A轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)上,給出了Π型電阻網(wǎng)絡(luò)單元及串聯(lián)電阻計算方法,提出了一種全新的Π型雙極性輸出D/A轉(zhuǎn)換器,該電阻網(wǎng)絡(luò)電阻個數(shù)少、阻值選取方便,有重要的理論及應(yīng)用價值。


1 通用雙極性輸出電壓D/A轉(zhuǎn)換器
    圖1是輸入為3 bit的雙極性輸出D/A轉(zhuǎn)換器[2]。在沒有接入反相器G和偏移電阻RB情況下,它的輸出電壓是單極性的,是一個普通的3 bit電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器,得不到正、負(fù)極性的輸出電壓,為此在圖1中增設(shè)了由RB和VB組成的偏移電路。

    根據(jù)原碼與補碼的關(guān)系,在各放大器的輸入端接入一個偏移電流,使輸入最高位為1,而其他各位輸入為0時,輸出VO=0。為了使輸入代碼為100時的輸出電壓等于零,只要使IB與此時IΣ的大小相等即可,故應(yīng)?。?br />  
    將輸入的符號位反相后接到D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端,就得到了雙極性輸出的D/A轉(zhuǎn)換器。該電路的優(yōu)點是網(wǎng)絡(luò)中只有R和2R兩種阻值的電阻,精度高、速度快;其缺點是網(wǎng)絡(luò)的電阻數(shù)目較多,為集成電路設(shè)計和制作帶來不便[3]。
2 一種新穎的Π型雙極性D/A電阻網(wǎng)絡(luò)單元
    在分析了普通雙極性D/A輸出單元后,本文提出了一種全新的Π型雙極性D/A電阻網(wǎng)絡(luò)單元。本電路相對簡單,又有較高精度,集成化又較容易,具有廣泛的應(yīng)用價值。
2.1 4 bit Π型電阻網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計
    Π型電阻網(wǎng)絡(luò)如圖2所示,反相端“虛地”,S3和S2位的電阻及S1和S0位的電阻取值相差一倍,目的是讓流過它們的電流相差一倍。關(guān)鍵是如何確定串聯(lián)電阻RS的阻值,使其符合二進(jìn)制的衰減規(guī)律。如假設(shè)RS=mR,則當(dāng)S3S2S1S0的取值為0011時,S3、S2位接地,S1、S0位接參考電壓,流入S3、S2位的電流等于零。

    圖2的等效電路如圖3所示。則流過RS電阻的電流為:

   


2.2    4 bit 新穎的Π型雙極性D/A電阻轉(zhuǎn)換器
    在上述新穎的電阻網(wǎng)絡(luò)單元基礎(chǔ)上,加上偏移電阻RB,在S3位加上反相器G,就得到雙極性輸出D/A電阻轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換的原理如下。
    4 bit二進(jìn)制補碼可以表示從+7~-8之間的任何整數(shù),它們與十進(jìn)制的對應(yīng)關(guān)系以及希望得到的輸出模擬電壓如表1所示。

    圖4所示的電路中,如果沒有接入反相器G和偏移電阻RB,它就是一個4 bit Π型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器,在這種情況下,如果把輸入的4 bit代碼看作無符號的4 bit二進(jìn)制數(shù)(即全都是正數(shù)),并且取VREF=-16 V,則輸入代碼為1111時輸出電壓VO=15 V,而輸入代碼為0000時輸出電壓VO=0 V,如表2所示。將表1與表2對照可發(fā)現(xiàn),如果把表2中間一列的輸出電壓偏移-8 V,則偏移后的輸出電壓恰好同表1所要求得到的輸出電壓相同。

    為了得到正、負(fù)極性的輸出電壓,在圖4所示的電路中增設(shè)了由RB和VB組成的偏移電路;為了使輸入代碼為1000時的輸出電壓等于零,只要使IB與此時IΣ的大小相等即可,所以?。?br />  
    Π型電阻網(wǎng)絡(luò)雙極性輸出D/A轉(zhuǎn)換器,電路電阻個數(shù)較少、阻值選取方便,又適用于集成電路制作。該方法也易于擴展到8 bit及16 bit的雙極性D/A轉(zhuǎn)換器,在電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域具有較高的理論與應(yīng)用價值。
參考文獻(xiàn)
[1] 秦曾煌.電工學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2001.
[2] 閻石.?dāng)?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2004.
[3] 康華光.?dāng)?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2006.

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