ЦИФРО-АНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к цифроаналоговым преобразователям и может быть использована в устройствах преобразования цифрового кода в аналоговое напряжение [НОЗМ 1/66].
Известны типы цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) [Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 320 с.], построенные как на резистивных матрицах различного типа, так и на основе преобразования частоты в напряжение, которые используют для регулирования уровня выходного напряжения цифроаналогового преобразователя.
К недостаткам известных ЦАП можно отнести технологическую сложность и дороговизну изготовления прецизионных резистивных матриц, а второго типа ЦАП - недостаточную точность и линейность характеристики преобразования. Известно, что прецизионные резистивные матрицы можно изготовить только по тонкопленочной технологии, включающей функциональную подгонку сопротивлений резисторов, а не по полупроводниковой, что и определяет указанные недостатки.
N-1
Наиболее близким по технической сущности является ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ДВОИЧНО-ВЗВЕШЕННЫМИ СОПРОТИВЛЕНИЯМИ [http://ulfek.ru/ skhemotekhnika/719-skhemotekhnika-tsifro-analogovykh-preobrazovatelej.html, опубл. 01.05.2017], состоящий из набора ключей, по одному на каждый разряд цифрового кода, матрицы двоично-взвешенных резисторов, которая состоит из параллельных резисторов сопротивлениями R, 2⋅R, …, R⋅2, к одним контактам которых подключен источник опорного напряжения, а к другим ключи, выполненные с возможностью коммутации выходного операционного усилителя с цепью опорного напряжения через соответствующий резистор или с заземлением, при этом операционный усилитель выполнен с резистором в цепи обратной связи.
N-1
Основной технической проблемой прототипа является использование матрицы двоично-взвешенных резисторов из параллельных резисторов сопротивлениями R, 2⋅R, …, R⋅2, что обуславливает необходимость использования для резистивной матрицы резисторов с N номиналами сопротивлений и значительно усложнят техническую реализацию известного цифроаналогового преобразователя.
Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа.
Техническим результатом является сокращение количества используемых номиналов сопротивлений для реализации цифроаналогового преобразователя с матрицей двоично-взвешенных резисторов.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен цифроаналоговый преобразователь, содержащий матрицу двоично-взвешенных резисторов, которая состоит из параллельных резисторов, одни контакты которых выполнены с возможностью подключения к ключам, а другие объединены в общую шину, отличающийся тем, что резистивная матрица состоит из групп параллельных резисторов, при этом в общей шине между группами параллельных резисторов установлены последовательные резисторы сопротивлениями  где N соответствует разрядности цифроаналогового преобразователя, группа резисторов, соответствующая младшим разрядам цифрового кода, содержит параллельные резисторы сопротивлениями R, 2⋅R и 4⋅R, причем резистор сопротивлением 4⋅R через сопротивление номиналом 4⋅R подключен к заземлению, в группах резисторы большим номиналом соответствуют младшим значениям цифрового кода, к выходу резистора, соответствующего старшему разряду цифрового кода подключена клемма выходного напряжения.
В частности, ключи выполнены с возможность коммутации параллельных резисторов с источником опорного напряжения или с заземлением в зависимости от значения соответствующего разряда цифрового кода.
Полезная модель поясняется чертежем.
На фиг.показана схема цифроаналогового преобразователя.
На схеме обозначено: 1 - резисторы сопротивлением R, 2 - резисторы сопротивлением 2⋅R, 3 - резисторы сопротивлением 4⋅R, 4 - резисторы сопротивлением 8⋅R, 5 - резисторы сопротивлением  6 - заземление, 7 - ключ советующий «0» разряду цифрового кода, 8 - ключ советующий «1» разряду цифрового кода, 9 - ключ советующий «2» разряду цифрового кода, 10 - ключ советующий «3» разряду цифрового кода, 11 - ключ советующий «4» разряду цифрового кода, 12 - ключ советующий «5» разряду цифрового кода, 13 - ключ советующий «6» разряду цифрового кода, 14 - ключ советующий «N-4» разряду цифрового кода, 15 - ключ советующий «N-3» разряду цифрового кода, 16 - ключ советующий «N-2» разряду цифрового кода, 17 - ключ советующий «N-1» разряду цифрового кода.
Осуществление полезной модели
Цифроаналоговый преобразователь содержит резистивную матрицу, состоящую из групп параллельных резисторов, например, сопротивлениями R - 1, 2⋅R - 2, 4⋅R - 3 и 8⋅R - 4, одни контакты которых выполнены с возможностью подключения ключей 7 - 17, а другие объединены шиной, содержащей между группами параллельных резисторов последовательные резисторы сопротивлениями  - 5, где N соответствует разрядности цифроаналогового преобразователя, группа резисторов, соответствующая младшим разрядам цифрового кода, содержит параллельные резисторы сопротивлениями R - 1, 2⋅R - 2 и 4⋅R - 3, при этом резистор сопротивлением 4⋅R - 3 через сопротивление номиналом 4⋅R - 3 подключен к заземлению 6, в группах резисторы большим номиналом соответствуют младшим значениям цифрового кода, к выходу резистора 1, соответствующего старшему разряду цифрового кода подключена клемма выходного напряжения.
Ключи 7-17 выполнены с возможность коммутации параллельных резисторов 1-4 с источником опорного напряжения или с заземлением 6 в зависимости от значения соответствующего разряда цифрового кода.
Цифроаналоговый преобразователь работает следующим образом.
Пусть напряжение, соответствующее младшему разряду цифрового кода, составляет 0,1 В. Работу заявленного цифроаналогового преобразователя поясним преобразованием цифрового кода «1101» в аналоговое напряжение. Для этого ключи 7-10 устанавливают в соответствии со значениями цифрового кода, при этом ключи 7, 9 и 10 замыкают на шину с опорным напряжением, а ключ 8 замыкают на заземление. После этого в электрической цепи, образованной параллельными резисторами 7, 9 и 10, а также последовательными резисторами 3 и 5 напряжения с выходов ключей будут уменьшены и суммированы, при этом на клемме выходного напряжения будет сформировано напряжение 1,3 В.
Заявленный технический результат изобретения достигается за счет использования резистивной матрицы в виде групп параллельных резисторов сопротивлениями R - 1, 2⋅R - 2, 4⋅R - 3 и 8⋅R - 4, одни контакты которых выполнены с возможностью подключения ключей 7-17, а другие объединены шиной, содержащей между группами параллельных резисторов последовательные резисторы сопротивлениями  - 5, где N соответствует разрядности цифроаналогового преобразователя, что позволяет для N-разрядного цифроаналогово преобразователя использовать резисторы только с 5 номиналами.