集成電路數(shù)模轉(zhuǎn)換器的原理及作用

集成電路數(shù)模轉(zhuǎn)換器都是二進(jìn)制輸入的，而用運(yùn)放構(gòu)成的數(shù)模轉(zhuǎn)換器則不受數(shù)制和位數(shù)的限制。它運(yùn)用了運(yùn)放的反相加法器原理，如圖1所示。

當(dāng)運(yùn)放的增益足夠高時(shí)，其反相輸入端為虛地，其輸出電壓v0由下式?jīng)Q定：

當(dāng)VI=V2=V3=V4=V時(shí)。如果令Rl=，則Vo=-V（1+2+4+8），構(gòu)成的是二進(jìn)制數(shù)模轉(zhuǎn)換器。當(dāng)然，電阻個(gè)數(shù)還可增加，以構(gòu)成更多位的轉(zhuǎn)換器。

如增加電阻：

（10+20+40+80）]，便可構(gòu)成兩位十進(jìn)制BCD碼數(shù)模轉(zhuǎn)換器。其實(shí)，用電阻并聯(lián)的方法分析，也可得出上述結(jié)論。

依據(jù)上述原理構(gòu)成的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的具體電路如圖2、圖3所示。考慮到運(yùn)放輸出電壓范圍的限制，在保持上述比例關(guān)系不變的前提下，對(duì)電阻取值進(jìn)行了適當(dāng)處理，其中反饋電阻R的取值可以變化，因?yàn)樗⒉挥绊戅D(zhuǎn)換中相互比例關(guān)系，而只影響輸出電壓的大小。

圖中的運(yùn)放必須采用CMOS型，因CMOS型的輸入是高阻，使得選用較寬范圍的電阻值和低至幾μA的偏置電流，對(duì)轉(zhuǎn)換精度幾乎沒(méi)有影響。運(yùn)放的失調(diào)電壓一般在2mV內(nèi)即可，它僅對(duì)低電壓稍有影響，電壓高時(shí)就忽略不計(jì)了。如要求較高，可使用帶調(diào)零端的運(yùn)放。

電阻必須用金屬膜電阻，其選用原則是阻值越小的電阻，其精確度要求越高。如大至16MΩ申陽(yáng)即停有±5％的誤差，也僅使最低電壓0.039V變?yōu)?.037V或0.041V，對(duì)滿(mǎn)度電壓9.96V的誤差僅為0.02％，而125kΩ電阻即使只有1％誤差，也將使?jié)M度電壓的誤差達(dá)O.5％，因此應(yīng)盡量減少小阻值電阻的誤差。

由于輸出電壓與基準(zhǔn)電壓極性相反?？梢栽黾右患?jí)運(yùn)放，將負(fù)電壓轉(zhuǎn)為正電壓。還可通過(guò)R反的調(diào)整使電壓大小發(fā)生變化，以適應(yīng)各種場(chǎng)合的需要。

上述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入接口，若采用圖示撥碼開(kāi)關(guān)，因其導(dǎo)通電阻極小，當(dāng)然毫無(wú)問(wèn)題。若采用CMOS電路驅(qū)動(dòng)，則應(yīng)考慮導(dǎo)通電阻的影響。

筆者實(shí)測(cè)，74HC系列電路高電平輸出電阻約50Ω，低電平灌人電阻約40Ω，而CD系列電路的上述電阻均高達(dá)200Ω～500Ω。若以5V電源作基準(zhǔn)電源，并以74HC系列電路驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，其導(dǎo)通電阻導(dǎo)致的誤差不超過(guò)0.04％。

一般可以忽略。同時(shí)，還可將5V電源_丁十為5.002V加以補(bǔ)償。要求較高者也可將125kΩ減為124.95kΩ）、250kΩ減為249.95kΩ等。低電平時(shí)電阻兩端電壓均為0，根本不用考慮。CD系列電路導(dǎo)通電阻太大，建議不采用。

選配電阻時(shí)，可在輸出端接上數(shù)字萬(wàn)用表監(jiān)測(cè)電壓。如16MΩ電阻應(yīng)輸出30mV，8MΩ電阻應(yīng)輸出78mV……250Ω）電阻應(yīng)輸出2.5V，125kΩ電阻應(yīng)輸出5V。這樣便可將電阻校準(zhǔn)。