李 悦,杨海明,孔维成,刘 璞

(1.总参通信训练基地,河北宣化 075100;2.解放军理工大学工程兵工程学院,江苏南京 210007)

权电阻网络DAC与二级权电阻网络DAC具有完全等价的电路功能,但是它们的等价性却很难被直观地看出来。而且,在现行的“数字电路”教材中,对于二者的等价性都没有给予证明。该问题涉及到“电路基础”、“模拟电路”和“数字电路”等课程的基础知识,是一个电子技术方面的综合性问题[1,2]。本文以8位DAC为例,进行理论证明和计算机仿真验证。

1 电路原理

权电阻网络DAC由权电阻网络、模拟开关和求和放大器三部分组成(如图1所示)。权电阻网络中每只电阻的阻值与对应位的权成反比。这样流过每只电阻电流和对应的权成正比。由图可知,求和放大器总的输入电流为

以上是权电阻网络DAC的原理。虽然权电阻网络DAC的原理简单,所用的元件数很少,但其是各只电阻的阻值相差较大,尤其在DAC的位数较多时问题就更为突出。例如,本例输入信号为8位,若设权电阻网络中最小的电阻为R=10KΨ,那么最大的电阻将达到27R=1.28M Ψ,两者相差128倍。要想在极为宽广的阻值范围内保证每只电阻值都有很高的精度十分困难。

为克服这一缺点,在输入数字量的位数较多时可以采用二级权电阻网络(如图2所示)。在8位二级权电阻网络中,每一级只有四只电阻,阻值之比是1∶2∶4∶8。可以证明,只要在图中取两级间的串联电阻Rs=8R即可得到式(2)的结果,即两种权电阻网络DAC是等价的。

图1 权电阻网络8位DAC

图2 双级权电阻网络8位DAC