权电流型模数转换器工作原理及特点

图11.3.1 权电流d/a转换器的原理电路

    11.3.2 工作原理

    在图11.3.1所示电路中，当输入数字量的某一位数码di=1时，开关si接运算放大器的反相端，相应权电流流出求和电路;当si=0时，开关si接地。分析该电路，可得出

    优点

    1.速度快。

    2.当采用了恒流源电路后，各支路权电流的大小均不受开关导通电阻和压降的影响，降低了对开关电路的要求，提高了转换精度。

    电路举例

    恒流源采用具有电流负反馈的bjt恒流源电路，即可得如图11.3.2所示的实际的权电流d/a转换器电路。

图11.3.2 实际的权电流d/a转换器电路

    为消除因各bjt发射结电压vbe的不一致性对d/a转换精度的影响，图中t3～t1均采用了多发射极晶体管，其发射极个数分别是8、4、2，即t3～t1发射极面积之比为8：4：2。这样，在各bjt电流比值为8:4:2的情况下，t3～t1的发射极电流密度相等，可使各发射节电压vbe相同。由于t3～t1的基极电压相同，所以它们的发射极e3、e2、e1就为等电位点。在计算各支路电流时将它们等效连接后，可看出电路中得到t型电阻网络与图11.2.1中工作状态完全相同，流入每个2r电阻的电流从高位到低位依次减少1/2，各支路中电流分配比值满足8：4：2的要求。基准电流iref产生电路由运算放大器a2、r1、tr、r 和-vee组成，a2和r1、tr的cb结组成电压并联负反馈电路，以稳定输出电压，即tr的基极电压。tr的be结，电阻r到-vee为反馈电路负载，由于电路处于深度负反馈，根据虚短的原理，其基准电流为

 由倒t型电阻网络分析可知， ie3=i/2,ie2=i/4,ie1=i/8,ie0=i/16,于是可得输出电压为

可推得n位倒t型权电流d/a转换器的输出电压

    上式表明，基准电流仅与基准电压vref和电阻r1有关，而与bjt、r、2r 电阻无关。这样，电路降低了对bjt参数及r、2r取值的要求，对于集成化十分有利。

    常用的单片集成权电流d/a转换器有ad1408、dac0806、dac0808等。

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