Частый автор конструкторских идей Петр Демченко недавно опубликовал статью «Повышение разрешения периферийного ЦАП» [1]. В нем Петр описывает схему инвертирующего усилителя с двуполярным питанием, которая, по его словам, предназначена «…для повышения разрешения периферийного ЦАП. Схема также снижает выходное сопротивление ЦАП и может уменьшить его смещение».
В представленной здесь схеме (см. Рисунок 1) используется несколько иной подход к достижению той же цели. В ней используется однополярное питание и неинвертирующая топология с оптимизированными параметрами, (такими как выходное смещение и опорное напряжение), которые более точно соответствуют реальным характеристикам ЦАП микроконтроллеров (например, в таблице 36-31 из описания tinyAVR серии 1 указано, что ошибка смещения ЦАП лежит в диапазоне от –40 мВ до +20 мВ).
 |
|
| Рисунок 1. | Для настройки выходного сигнала ЦАП неинвертирующему операционному усилителю с Rail-to-Rail входами и выходом достаточно однополярного питания. |
Резисторы R1, R2, R5 и R8 обеспечивают регулировку смещения ЦАП:
где VOFFSET – напряжение смещения ЦАП, не превышающее 40 мВ.
Резисторы R3 и R4 обеспечивают регулировку размаха выходного сигнала ЦАП; при R4/R3 = 1 он составляет 2:1.
Резистор R6 увеличивает разрешение ЦАП*) до 9 бит с помощью цифрового входа/выхода общего назначения DIOa:
где VDAC – диапазон выходных напряжений ЦАП, максимальное верхнее значение которого составляет 4.3 В.
R7 увеличивает разрешение ЦАП*) до 10 бит с помощью цифрового входа/выхода общего назначения DIOb:
Хотя уровни сигналов, используемые здесь для расчета сопротивлений резисторов (например, выходной диапазон ЦАП 4.3 В и смещение ЦАП 40 мВ), специфичны для микроконтроллеров tinyAVR серии 1, аналогичные параметры будут применимы и к другим комбинациям микроконтроллера и встроенной аналоговой периферии, что позволяет легко адаптировать схему к различным контекстам.
*) Заметим, что, к сожалению, разрешающая способность и монотонность – это не обязательно одно и то же. DNL (дифференциальная нелинейность) рулит!
Ссылка
- Peter Demchenko. Повышение разрешения периферийного ЦАП
