(26)
поскольку 
есть преобразуемое число, то
(27)
ВАРИАНТ 2. 
То есть величины сопротивлений, на входе усилителя имеют веса, пропорциональные степеням двойки. Включение цепи i –ого сопротивления на входе означает код единицы в i - ом разряде преобразуемого числа, отключение – код нуля:
ВАРИАНТ 3. На вход усилителя через сопротивление R подается постоянное напряжение e (R=const: e=const). Сопротивление Roc разбивается на сумму сопротивлений, имеющих весовые значения пропорциональные степеням двойки.
Сопоставляя рассмотренные варианты можно сделать вывод, что схемная реализация вариантов 2 и 3, оказывается более простой, так как требует выбора пассивных элементов (резисторов).
ЦАП на интегральных схемах. В настоящее время для построения ЦАП применяются ИС.
ЦАП состоят из аналоговых и цифровых узлов. Цифровые узлы осуществляют управление процессом преобразования в соответствии алгоритмом преобразования. Аналоговые узлы генерируют высокостабильные эталонные напряжения, коммутируют аналоговые уровни, усиливают и преобразуют их в заданном масштабе, осуществляют запоминание и интегрирование.
Применение набора ИС для построения ЦАП позволяет выполнять различные по разрешающей способности типы преобразователей.
Тип и количество ИС, необходимых для построения ЦАП, определяется выбранной методикой преобразования сигнала, требуемым быстродействием и количеством разрядов. Здесь используются КМОП–схемы для экономичных устройств ТТЛ ИС – для стандартных и ЭСЛ – для сверхскоростных преобразователей.
Для построения аналоговых частей можно использовать гибридные ИС серии 224, 249 и 252.
Четырехразрядный коммутатор типа 249КН4а (рисунок 30) предназначен для коммутации напряжений отрицательной и положительной полярностей 
5В в зависимости от уровней управляющих сигналов. Ключ в ИС типа 249КН4а имеет остаточное напряжение 1мВ, ток утечки закрытого ключа 100нА, время включения 1 мкс. Работу ключа можно рассмотреть на примере первого канала. При подаче на вывод 18 уровня «1», а на вывод 19 – уровня «0» ключ открывается и сигнал с вывода 17 проходит на вывод 20. При смене потенциала на выводах 18 и 19 ключ закрывается и сигнал с вывода 17 не проходит на вывод 20.
Резисторная матрица R-2R типа 301НР1а (рисунок 31), которая предназначена для преобразования параллельного цифрового кода в соответствующий уровень напряжения на выходе.
В десятиразрядном ЦАП операционный усилитель (ОУ) типа 252УД3а работает в качестве усилителя суммирующего входного тока (рисунок 32). Для питания четырехразрядных коммутаторов в данной схеме использован стабилизатор напряжения 224ЕН2.
Другим набором, предназначенным для построения ЦАП, является серия 252, состоящая из серии типов ИС, на базе которых можно строить 8-10 разрядные преобразователи. В состав ИС серии 252 входят компараторы (252СА1), ОУ типа 252УД1.
ИС типа 252ПА1 – 8-разрядный преобразователь двоичного кода в ток положительной полярности состоит из восьми ключей и резистивной матрицы. Ключи в зависимости от цифровой комбинации на входах ИС управляют выходным током матрицы. Относительная точность преобразования в этой схеме не хуже 
.
При подключении к ИС типа 252ПА2 суммирующего усилителя получаем ЦАП положительной полярности (рисунок 33).
Функциональная схема 10-разрядного ЦАП (рисунок 34) построена на базе ИС типов 252ПА1, 252ПА2, 252ПА3 и 252УД1.
ОПИСАНИЕ СХЕМЫЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
Лабораторный макет установки (рисунок 35) содержит блок задания информации (БЗИ), регистр памяти (РП), логический ключ (ЛК), ЦАП, дешифратор, индикаторной лампы (ИН) и аналогового измерительного прибора V.
БЗИ состоит из микропереключателей, каждый из которых служит для занесения логической «1»в соответствующем разряде двоичного кода. Предусмотрены также переключатели «занесение» и «сброс» информации.
Регистр памяти (РП) состоит из трёх RS-триггеров, соответственно сохраняющих информацию 20, 21 и 22. В целях наглядности РП выполнен с параллельным занесением информации. Единичное состояние триггера подтверждается горящей индикаторной лампочкой.
Триггеры регистра памяти соединены с элементами 2И-НЕ логического ключа, на вторые входы которых подаётся сигнал с триггера, управляемого кнопкой «занесение». Таким образом, информация не будет передана на вход преобразователя «код -напряжение» до тех пор, пока не будет нажата кнопка «занесение». Выходы элементов логического ключа через инверторы соединены со входами ЦАП. Если в регистре памяти нет информации, то на выходе инверторов ЦАП будут «0» и токи, протекающие по резисторам R1,R2 и R3 через инверторы будут замыкаться на землю. При наличии единичного сигнала на выходе инвертора ток протекает через соответствующее весовое сопротивление ОУ, на выходе которого включён прибор для измерения аналоговой величины.
Для индикации преобразуемой информации служит высоковольтный дешифратор, осуществляющий преобразование двоичного кода в десятичный и управляющий индикаторной лампой типа ИН-16. Схема включения дешифратора и индикаторной лампы показана на рисунок 36. Таблица истинности дешифратора К155ИД1 приведена в таблице 6.
Дешифратор (рисунок 37) состоит из вентильных схем, построенных на элементах диодно-транзисторной логики и десяти высоковольтных транзисторах. На входы X1,X2,X3, X4 поступают числа от 0 до 9 в двоично-десятичном коде и при этом открывается соответствующий выходной транзистор. Входные каскады ДТЛ формируют прямые и инверсные сигналы, которые поступают на эмиттеры выходных транзисторов. Выходные транзисторы управляются по базе и эмиттеру и выполняют логическую операцию импликации:
,
где аn – сигнал на базе; bn - сигнал на эмиттере выходного транзистора.
Сигналы с входов X2, X3, X4 поступают на схему, выполняющую логическую функцию:
,
выходной сигнал которой при избыточном коде на входе имеет уровень логического нуля. Этот сигнал формирует операцию «запрет» со входами всех инверторов. Для упрощения схемы дешифратор сконструирован по принципу «чёт-нечет». Сигнал, снимаемый с выхода первого инвертора входа X1 поступает на базы выходных транзисторов, соответствующих чётным выходам микросхем, а сигнал с выхода второго инвертора – на базы выходных транзисторов, соответствующих нечётным выходам. Эмиттеры выходных транзисторов соединены попарно и управляются сигналами с выходов логических элементов микросхем.
При поступлении на вход избыточного кода (от 10 до 15) в дешифраторе все выходы закрыты.
Так как дешифратор предназначен для работы на индикатор тлеющего разряда типа ИН, схема имеет ряд особенностей. Каждый из выходов дешифратора присоединяется к соответствующему катоду индикатора. При отпирании одного из выходных транзисторов дешифратора открывается соответствующая цепь катод-анод индикатора. На закрытом коллекторе выходного транзистора потенциал стремится к величине, близкой к анодному напряжению 
, чтобы избежать пробоя выходных транзисторов, каждый из выходов дешифратора соединён с шиной «общая» через развязывающие диоды VD12-VD21 и последовательно-соединённые диоды VD1-VD11.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Изучить теоретическую часть работы.
2. Ознакомиться с оборудованием, применяемым в лабораторной работе.
3. Включить тумблер «питание».
4. Кнопкой испытать работу прибора, устанавливая различные значения кодов и записывая показания приборов индикации.
5. Кнопкой «20»,«21», «22» установить значения кодов от 1 до 7 с интервалом «1», отмечая величину выходного напряжения в вольтах при каждом значении кода. Результаты измерений представить в виде таблицы.
6.Построить зависимость «вход-выход». Прямая линия, соединяющая начало координат и точку, соответствующую 
является идеальной характеристикой «вход-выход». Построить зависимость 
. Определить статическую точность ЦАП.
7. Определить коэффициент нелинейности Кн, разрешающую способность 
.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Принципиальную схему прибора.
2. Результаты наблюдений (таблицу и график) вычислений.
3. Ответ на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).
4. Краткие выводы по работе.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Поясните место преобразователей типа АЦП и ЦАП в системах автоматизации.
2. Из каких основных функциональных узлов состоит ЦАП?
3. Назовите методы цифро-аналогового преобразования.
4. Каковы особенности ЦАП с источником напряжения и весовой резисторной схемой?
5. Какие характерные особенности имеет ЦАП с делителем типа R-2R?
6. Каковы варианты ЦАП с усилителем постоянного тока? Назовите их характерные особенности.
7. Назовите основные узлы дешифратора серии К155ИД1.
8. Какие логические функции реализованы в дешифраторе серии К155ИД1?
9. Что такое таблица истинности дешифратора и поясните, каким образом ею пользоваться?
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Четвериков В.Н. Преобразование и передача информации в АСУ. - М.: Высшая школа,1974.
2. Качан Б.М., Воителев А.И., Лукьянов Л.М. Системы связи УВМ с объектами управления в АСУ ТП. - М.: Советское радио, 1978.
3. Аналоговые и цифровые интегральные схемы. Под ред. Якубовского С.М.- М.: Советское радио, 1986.
Рисунок 23 – Графическая зависимость ЦАП
Рисунок 24 – Структурная схема ЦАП с параллельным весовым преобразованием
Рисунок 25 – Выходная статическая характеристика ЦАП
Рисунок 26 – Схема ЦАП с эталонным источником тока
Рисунок 27 – Схема ЦАП с источником напряжения и весовой резисторной схемой
Рисунок 28 – Схема ЦАП с эталонным источником напряжения и резисторным делителем типа R-2R
Рисунок 29 – Схема ЦАП с суммирующим усилителем и весовыми сопротивлениями на входе
Рисунок 30 – Функциональная (а) и принципиальная схема (б) четырехразрядного коммутатора типа 249КН4а
Рисунок 31 – Принципиальная электрическая схема резистивной матрицы типа 301НР1а
Рисунок 32 – Схема десятиразрядного ЦАП
Рисунок 33 – Функциональная схема восьмиразрядного ЦАП в ток положительной полярности
Рисунок 34 – Функциональная схема десятиразрядного ЦАП в ток отрицательной полярности
Рисунок 35 – Схема лабораторной установки для изучения ЦАП
Рисунок 36 – Схема включения дешифратора и индикаторной лампы
Таблица 6 - Таблица истинности дешифратора К155ИД1
| Входы | Выходы | |||||||||||||
| Х1 | Х2 | Х3 | Х4 | У0 | У1 | У2 | У3 | У4 | У5 | У6 | У7 | У8 | У9 | |
Рисунок 37 – Принципиальная схема дешифратора К155ИД1
СОДЕРЖАНИЕ
Лабораторная работа №1. Изучение схем построения синхронных и асинхронных двоичных счетчиков……………………………………………………………………………3
Лабораторная работа №2. Изучение мультиплексоров…………………………… 7
Лабораторная работа №3. Аналого-цифровой преобразователь………………… 20
Лабораторная работа №4. Цифро-аналоговый преобразователь………………… 30