16. Цифро-аналоговые преобразователи сигналов, реализованные на матрице двоично- взвешенных резисторах

Н а рис. изображена схема инвертирующего сумма­тора  на операционном усилителе с такими резисторами. На подходящих к резисторам линиях имеются электрические потенциалы, соответствующие цифрам в разрядах кода, причем цифре 0 соответствует 0 В, а цифре 1 – потенциал U¹. Снизить потенциал U⁰ логического 0 до нулевого значения можно, установив перед резисторами матрицы диоды в пропускном направлении с напряжением отпирания, большим U⁰.

К резистору R подходит линия старшего разряда, а к ре­зистору 2^n-1R – линия младшего разряда. При нали­чии 1 в старшем разряде кода ток через резистор R (точка a – “кажущаяся земля”, ее потенциал весьма близок к нулю)  равен U¹/R, при наличии 1 в следующем разряде ток через резистор 2R равен U¹/(2R) и т.д., при наличии 1 в младшем разряде ток через резистор 2^n-1R  равен   U¹/(2^n-1R).

Токи, обусловленные единицами в разрядах кода, суммируются на резисторе R₀ и создают напряжение, равное в об­щем случае

                        ,

где a_n-1, a_n-2, ... , a₀ – цифры (1 или 0) в разрядах кода. Это выражение можно представить иначе:

,

где N – записанная в скобках сумма – вес кода на входе.

   Т.о., напряжение на выходе ЦАП (рис.10.3) пропорционально весу действующего на входе кода.

Достоинством рассмотренного ЦАП является простая и недорогая структура, а недостатком – необходимость тщательного отбора резисторов разных номиналов, с тем чтобы их сопротивления находились в должном соответствии, а также невозможность практически выдержать это соответ­ствие в диапазоне температур.