盡管倒t形電阻網(wǎng)絡d/a轉換器具有較高的轉換速度,但由于電路中存在模擬開關電壓降,當流過各支路的電流稍有變化時,就會產(chǎn)生轉換誤差。為進一步提高d/a轉換器的精度,可采用權電流型d/a轉換器。單片集成權電流d/a轉換器有ad1408、dac0806、dac0808等。
1.電路結構及原理
4位權電流型d/a轉換器原理電路圖如1所示。電路中用一組恒流電源代替了圖7.4中倒t形網(wǎng)絡。這組恒流源從高位到低位電流的大小依次為i/2,i/4,i/8,i/16。
圖1 權電流d/a轉換器的原理電路
在圖1所示電路中,當輸入數(shù)字量的某一位代碼di=1時,開關si接運算放大器的反向端,相應權電流流入求和電路;當di=0時,開關si接地。分析該電路,可得出
采用了恒流源電路后,各支路權電流的大小均不受開關導通電阻和壓降的影響,這就降低了對開關電路的要求,提高了轉換精度。
如將圖1中所示恒流源采用具有電流反饋的bjt恒流源電路,即可得如圖2所示的實際的權電流d/a轉換器電路。
圖2 實際的權電流d/a轉換器電路
為消除因各bjt發(fā)射結電壓vbe的不一致性對d/a轉換精度的影響,圖中t3~t0均采用了多發(fā)射極晶體管,其發(fā)射級個數(shù)分別是8,4,2,1,即t3~t0發(fā)射極面積之比為8:4:2:1。這樣,在各bjt電流比值為8:4:2:1的情況下,t3~t0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~t0的基極電壓相同,所以它們的發(fā)射e3、e2、e1、 e0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的倒t形電阻與圖7.4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,各支路電流分配比例滿足8:4:2:1的要求。
基準電流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結組成電壓并聯(lián)負反饋電路,以穩(wěn)定輸出電壓,即tr的基極電壓。tr的be結,電阻r到-vee
為反饋電路負載,由于電路處于深度負反饋,根據(jù)虛短的原理,其基準電流為iref=vref/r1=2ie3
由倒t形電阻網(wǎng)絡分析可知,ie3=i/2,ie2=i/4,ie1=i/8,ie0=1/16,于是可得輸出電壓為vo=iårf= (d3·23+d2·22+d1·21+d0·20)
可推得n位倒t形權電流d/a轉換器的輸出電壓
vo= di·2i
2.電路的優(yōu)點
從輸出電壓vo表達式可以看出,基準電流僅與基準電壓vref和電阻r1有關,而與bjt、r、2r電阻無關。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。由于在這種權電流d/a轉換器中采用了高速電子開關,電路還具有較高的轉換速度。