Космонавтика  Конструирование интегральных микросхем 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 [ 141 ] 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

О ее

<

к х в m

са с О

с о D

КР572ПА1

0,1 .0,8

+5,4

10,24

3,6/0,8

КР572ПА2

0,02,..0,1

(5...10)

+5; +15

10,24

2,4/0,8

К594ПА1

0,02

10,24

2,0/0,8

К1108ПА1

0,02

(3...7)

+5; -5;

10,24

2,0/0,8

К417ПА1

0,02

±10

±5; 15; 12

2,4/0,8

К417ПА2

0,02

±10

±15; 5; 12

2,4/0,Ь

К427ПА1

0,02

±10

±15,5

2,4/0,8

* Для группы Б -0,1; для группы В - 0,3,

тельность этого пика будет соогветствовать запаздыванию смены состояния ключей.

В настоящее время в зависимости от значений параметров выделяют прецизионные и быстродействующие ЦАП. Прецизионные ЦАП имеют бл0,1 %, а быстродействующие 1уст=100ис,

В табл, 5.19 приведены технические характеристики прецизионных Ц.П. Больщинство из них построено по схеме с токовыми аналоговыми ключами (рис. 5.128), однако в своем составе микросхемы не содержат суммируютций ОУ, так как выполнить на этом же кристалле ЦАП и сверхскоростной ОУ достаточно сложно. Для преобразования выходного тока ЦАП в выходное напряжение используют внещние ОУ. iMnKpocxcMa К594ПА1 представляет собой 12-разрядный Ц/\П параллельного двоичного входного кода в выходные уровни тока (рис. 5.130, а).

Схема Ц.АП содержит три группы элементов, связанных между собой иа выходе делителями тока. Каждая группа - это 4-разрядный ЦАП с суммированием токов. Выходной ток первого ЦАП иеносред-ствеино поступает иа выход прибора. Выходные токи двух других ЦАП, образующих младщие разряды, поступают на выход через делители тока 1/16и 1/128 (резисторы R15 и R17). Масштабные резисторы R16 и R18 служат для создания цепи обратной связи внешнего ОУ. Таким приемом гарантируются малые дрейфы выходного напряжения ЦАП, поскольку резисторы матрицы токов и масштабные резисторы для внешнего ОУ изготовлены иа одном кристалле. Резистор R21 служит для перевода (смешения) ОУ в режиме двухполярного выходного сигнала. Отслеживающий усилитель DA, транзистор VT и резисторы Нэт н Рд образуют схему формирования опорного напряжения, задающую смещение на общую базовую шину всех источников тока. Взвешивание разрядных токов внутри схемы ЦАП, выполняемое в два приема (в эмиттерных цепях транзисторов-источников тока используются резисториые матрицы как взвешенного типа в старших разрядах (R-8R), так и лестничного типа R-2R в млад-



ts г0\6 18 17 IS ts 14 13 tz tt to 9 8 7

~ PI J Fl ~j \-t


7

ПЗР Von

o>

oct /

ZO I

3 IV

Рис. 5 130. Цифро-аналоговый преобразователь:

о - функциональная схема; 1 - схема формирования опорного напряжения; 2 - источники токов; 3 - токовые ключи, 4 - схема сдвига (смещения) входных уровней; 5 - преобразователь

Выводы 1. 2-резистор смещения; 3 - токовый выход; 4, 5 - резисторы обратной связи Rgpj и Rp,; 6 -общин; 7-18 -цифювые входы; 19, 20 - плюс Ujj; 2! - инвертирующий вход ОУ; 22 - неинвортпрующий вход ОУ;

23- и

Jqjj ; 24-минус Uj; 6, в - схемы включения

ших разрядах), позволило сузить в матрицах диапазон отношений номиналов резисторов от i ,до 1/4 вместо требуемого в матрицах ЦАП с прямым взвешиванием диапазона от 1 до 2048. Для поддержания постоянной плотности токов через эмиттерные переходы источников токов с двоичным взвешиванием применены транзисторы, У которых площади эмиттеров пропорциональны токам соответствующих разрядов. Это позволяет сохранить постоянным падение напряжения на эмиттерных переходах независимо от тока разряда и получить необходим)(О линейность.

(~iv чие резисторов обратной связи и резисторов сдвига уровня и* позволяет применять микросхему К594ПА1 в режимах однополярного и двухполярного выходных сигналов. На рис. 5.130,6 при-





Рис. 5.131. Микросхема К1108ПА1:

я - функциональная электрическая схема: I - токовые ключи; 2 - параллельный регистр, 3 - температурная компенсация; 4-матрица R-2R; 5 - компаратор; 6 - схема включения в однополярном режиме.

Выводы I - плюс и

2 - минус и

3 - коррекция ОУ; 4, 5 - опорЕ(ые

Напряжения; 6 - общий; 7 -резистор; 8 - выход; 9, 10-резисторы обратной связи; И - инвертирующий вход ОУ; 12 - выход ОУ; 13 (МЗР) -21 (СЗР) -

цифровые входы

ведена схема включения ЦАП в режиме одпоиоляриого сигнала для работы с цифровыми ТТЛ сигналами. В этой схеме резистор сопротивлением R,9=I0,5kOm включается в цепь ООС ОУ. В режиме двухполярного выходного сигнала (рис. 5.97, е) в цепь ООС ОУ включаются резисторы R19, R20 (10,5,..2,5 кОм), а инвертирующий вход ОУ через резистор R21 присоединяется к источнику опорного напряжения через переменный резистор, который необходим для компенсации первичных ошибок ЦАП. Микросхема К594ПА1 может применяться и для преобразования цифрового кода, поступающего от КМОП цифровых микросхем.

На рис. 5.130, а приведена схема включения преобразователя для получения однополярного выходного тока, при этом напряжение питания Unn = 5 ,15B подключается к В1>;водам 19 и 20, Входное напряжение О должно быть ие более 0,3 Нин, а входное напряжение 1 - не менее 0,7 Нип. Для получения выходного биполярного тока необ.ходимо вывод 1 через резистор 50 Ом подключить к источнику опорного напряжения, вывод 2 соединить с выводом 3, а выход ОУ подключить к выводу 5,

На рис, 5.131, а показана структурная схема 12-разрядного биполярного ЦАП К1108ПА1А, имеющего время установления выходного сигнала tyci = 0,4 мкс (для К1108ПА1Б 1уст=0,7 мкс).

Без внешнего ОУ схема имеет максимальное выходное напряжение ±1 В. Она работает от двух источников питания Ui,ni = -1-5B и инп1=-15 В. Опорное напряжение регулируется в пределах 2,0,.. 10,5 В. ЦАП работает от ТТЛ-уровней, причем не должно быть менее 2 В, а U не должно превышать 0,8 В. Значительное повышение быстродействия по сравнению с микросхемой К594ПА1 получено за счет включения на выходе ключей нормирующей схемы R-2R .упрощения схемы ключей и применения новых технологических ири-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 [ 141 ] 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165