权电流型D/A转换器

尽管倒T形电阻网络D/A转换器具有较高的转换速度，但由于电路中存在模拟开关电压降，当流过各支路的电流稍有变化时，就会产生转换误差。为进一步提高D/A转换器的精度，可采用权电流型D/A转换器。单片集成权电流D/A转换器有AD1408、DAC0806、DAC0808等。

1.电路结构及原理

4位权电流型D/A转换器原理电路图如1所示。电路中用一组恒流电源代替了图7.4中倒T形网络。这组恒流源从高位到低位电流的大小依次为I/2，I/4，I/8，I/16。

图1 权电流D/A转换器的原理电路

在图1所示电路中，当输入数字量的某一位代码D_i=1时，开关Si接运算放大器的反向端，相应权电流流入求和电路；当D_i=0时，开关Si接地。分析该电路，可得出

采用了恒流源电路后，各支路权电流的大小均不受开关导通电阻和压降的影响，这就降低了对开关电路的要求，提高了转换精度。

如将图1中所示恒流源采用具有电流反馈的BJT恒流源电路，即可得如图2所示的实际的权电流D/A转换器电路。

图2 实际的权电流D/A转换器电路

为消除因各BJT发射结电压V_BE的不一致性对D/A转换精度的影响，图中T₃~T₀均采用了多发射极晶体管，其发射级个数分别是8，4，2，1，即T₃~T₀发射极面积之比为8：4：2：1。这样，在各BJT电流比值为8：4：2：1的情况下，T₃~T₀的发射极电流密度相等，可使各发射节电压V_BE相同。由于T₃~T₀的基极电压相同，所以它们的发射e₃、e₂、e₁、 e₀就为等电位点。在计算各支路电流时将它们等效连接后可看出电路中的倒T形电阻与图7.4中工作状态完全相同，流入每个2R电阻的电流从高位到低位依次减少1/2，各支路电流分配比例满足8：4：2：1的要求。

基准电流I_REF产生电路由运算放大器A₂、R₁、T_r、R和-V_EE组成，A₂和R₁、T_r的cb结组成电压并联负反馈电路，以稳定输出电压，即T_r的基极电压。T_r的be结，电阻R到-V_EE

为反馈电路负载，由于电路处于深度负反馈，根据虚短的原理，其基准电流为I_REF=V_REF/R₁=2I_E3

由倒T形电阻网络分析可知，I_E3=I/2,I_E2=I/4,I_E1=I/8,I_E0=1/16,于是可得输出电压为v_o=i_åR_f= (D₃·2³ D₂·2² D₁·2¹ D₀·2⁰)

可推得n位倒T形权电流D/A转换器的输出电压

v_o= D_i·2_i

2.电路的优点

从输出电压v_o表达式可以看出，基准电流仅与基准电压V_REF和电阻R₁有关，而与BJT、R、2R电阻无关。这样，电路降低了对BJT参数及R、2R取值的要求，对于集成化十分有利。由于在这种权电流D/A转换器中采用了高速电子开关，电路还具有较高的转换速度。