一文了解@@ DAC

什么是@@D/A转换@@器@@?

1. D/A转换@@器@@

D/A转换@@器@@(Digital-to-Analog Converter, DAC)是指将数@@字@@(Digital)量转换@@为模拟@@(Analog)量的@@元器件@@。

数@@字量@@

相同间隔不连续的@@量@@
时间上离散@@、量方面离散@@

模拟量@@(自然界的@@现象@@)

大小连续的@@量@@
时间上连续@@、量方面离散@@

2. A/D转换@@器@@

A/D转换@@器@@(Analog-to-Digital Converter, ADC)与@@D/A转换@@器@@相反@@,是指将模拟量@@转换@@为数@@字量@@的@@元器件@@@@。

A/D转换@@,D/A转换@@的@@必要性@@

1. IC动向@@

电气高精度处理@@、高速处理在@@@@CPU、DSP中@@以数@@字方式进行信号处理@@。
从@@自然界现象进行@@A/D转换@@及数@@字信号处理@@,处理后为转换@@为自然界值@@,搭载了@@D/A转换@@器@@。

微细加工技术@@的@@进步@@→信号处理的@@数@@字化@@→需要@@A/D转换@@器@@, D/A转换@@器@@

2. 使用@@@@D/A转换@@器@@的@@产品例@@@@

D/A转换@@方式的@@种类@@

D/A转换@@器@@有各种实现方法@@。

1. 使用@@@@电阻@@@@的@@产品@@

电阻@@188足彩外围@@app 是在@@@@IC上易处理的@@模拟设备@@@@。
比精度也比较好@@,无需修整就可以实现高达约@@10bit的@@精度@@。
由于选择合适的@@电阻@@值@@,从@@低速到高速@@,可涵盖的@@范围很广@@。

2. 使用@@@@电容器@@的@@@@产品@@

在@@一般@@IC中@@由于电容器@@比电阻@@的@@相对精度高@@,在@@中@@高精度的@@@@D/A转换@@器@@中@@使用@@@@的@@比较多@@。
为了获取更高的@@精度@@@@,必须要大电容@@,充放电时长时间加速比较困难@@。
另外@@,在@@低频时为了补充泄漏电流@@,需要@@不断更新@@,所以工作变得复杂@@。

3. 使用@@@@电流的@@产品@@

这是面向高速@@(数@@MHz~)用@@途的@@变换方式@@。根据数@@字输入@@,通过开关电流源来切换输出@@电流@@。
输出@@电流是用@@电阻@@@@、运算放大器来进行电流@@-电压@@的@@变换@@。

4. 过采样方法@@

面向高精度@@(16bit~)用@@途的@@变换方式@@。
这是过滤了低分辨率@@和@@高采样率的@@输出@@@@,从@@而得到所期望的@@模拟信号@@。
用@@"0"和@@"1"2个@@值输出@@和@@低通滤波器来构成@@的@@@@1bitΔ-Σ的@@方法是常见的@@@@。

D/A转换@@器@@的@@基本形式@@1(解码器系统@@)

把变换后的@@数@@字值传送给电路称作解码器系统@@@@。

【电阻@@分压@@方法@@DAC例@@】

在@@最简单的@@@@DAC中@@,也有被称作电阻@@串@@。
下图是@@一个@@在@@@@3bit分辨率@@(Resolution)的@@DAC中@@,用@@电阻@@分压@@@@,在@@开关中@@选择一个@@地方的@@方法@@。
如果把电阻@@值变小@@,提高@@后续阶段的@@缓冲放大器@@,虽然可能高速工作@@,但由于在@@高分辨率@@中@@的@@开关寄生电容的@@限制@@,而导致工作速度降低@@。
优点是出色的@@线性度@@,原则上@@,必须保证单调增加性@@。
缺点是根据分辨率@@@@,电路规模@@成倍的@@增大@@。
在@@3bit中@@需要@@@@8个@@电阻@@和@@开关@@,4bit中@@需要@@@@16个@@电阻@@和@@开关@@…在@@10bit中@@需要@@@@1024个@@电阻@@和@@开关@@。

【两级@@ 电阻@@分压@@方法@@DAC例@@】

电阻@@分压@@式@@DAC分成两级@@配置@@。
下图是@@6bit分辨率@@的@@@@DAC中@@,在@@第一级@@(左@@)Vref-GND之间选择一个@@电阻@@的@@两端@@(图中@@选择了从@@上数@@下来第三个@@电阻@@的@@两端@@)。
在@@第二级@@(右@@)中@@,这个@@@@电压@@再进一步@@ 分压@@,从@@而获得了精细的@@分辨率@@@@。
优点是比起一级结构@@,由于控制了电路@@ 规模@@,构成@@6bit的@@DAC所需要@@的@@电阻@@和@@开关数@@量控制在@@@@16个@@和@@@@18个@@(电阻@@分压@@方法@@的@@情况下@@,无论哪个@@都需要@@@@64个@@)。
由于每增加一个@@级数@@就必须追加@@2个@@放大器@@,所以要权衡电阻@@和@@开关减少量进行选择@@。
缺点是增加了恶化作为@@DAC特点的@@因素@@。
比如速度@@,两个@@放大器@@会延迟@@。
输出@@电压@@的@@精度@@可能会产生两级@@放大器的@@偏移@@。

D/A转换@@器@@的@@基本形式@@2(二进制方式@@)

通过接收数@@字值工作的@@电路系统叫做二进制方式@@@@。

1. 二进制方式@@ <使用@@@@电阻@@@@的@@情况@@>

二进制方式@@是根据电路的@@构成@@带有加权数@@据@@,以下图@@R-2R梯形@@电路为代表性例@@子@@@@。
R-2R梯形@@电路为了无论从@@哪个@@节点都可以看到电阻@@值@@2R的@@并联@@,每个@@节点的@@电流值都逐渐减半@@。

【R-2R梯形@@DAC例@@】

下图是@@拥有@@4bit分辨率@@的@@@@R-2R梯形@@DAC。
优点是在@@@@小面积中@@可容易做出分辨率@@为@@10bit左@@右@@的@@@@DAC(所需电阻@@在@@@@Nbit的@@DAC中@@需要@@@@3N个@@,开关不用@@很大@@,也无需解码器@@),与@@其他方法相结合@@,如果是@@14bit左@@右@@的@@@@话可以实现@@。
缺点是为了电阻@@的@@高相对精度@@,在@@实现高精度时需要@@对开关@@(MOSFET的@@尺寸@@)和@@布局@@(R和@@2R的@@匹配性很重要@@,特别是@@MSB侧@@=AO侧@@的@@电阻@@必须准确制作@@)下功夫@@。

2. 二进制方式@@ <使用@@@@电容器@@的@@@@情况@@@@>

下图是@@为了展示使用@@@@了@@电容器@@的@@@@@@DAC想法的@@概念图@@。
这个@@@@DAC需要@@在@@开关切换时使用@@@@@@。

【使用@@@@了@@2NC电容器@@的@@@@DAC例@@】

下图是@@使用@@@@了@@电容器@@@@、4bit分辨率@@的@@@@DAC例@@子@@。A0~A3无论哪个@@开关倒向@@Vref侧@@,都能得到不同的@@@@Vout电压@@。此时@@,放大器右@@边的@@两个@@开关同时@@ON,为了破坏电荷守恒的@@关系@@,在@@时钟信号下导通时间需要@@不重叠@@。
优点是由于电容器@@的@@@@相对精度高@@,容易获得高精度@@,另外@@为了电容器@@内不产生直流电流@@,低频时只有放大器电流可低电流消耗@@。
缺点是为了电容器@@充电和@@放电@@,不适用@@于加速@@, 在@@低速时为了弥补漏电流@@,必须要刷新操作@@。刷新控制需要@@对维持刷新中@@的@@输出@@电压@@等下功夫@@@@。

【用@@了@@2NC电容器@@的@@@@DAC(有刷新控制@@)例@@】

使用@@@@了@@具有刷新控制@@的@@@@CAPA的@@4bit分辨率@@DAC。

3. 二进制方式@@ <使用@@@@电阻@@@@-电容器@@的@@@@情况@@>

【电阻@@-电容器@@混合型@@ DAC例@@】

拥有在@@电阻@@串@@DAC部分@@(左@@)3bit,电容器@@DAC部分@@3bit,共@@6bit分辨率@@的@@@@混合型@@DAC。上位@@bit的@@电阻@@间的@@电压@@根据下位数@@据加权插值@@。
优点是可得到高分辨率@@@@。

D/A转换@@器@@的@@基本形式@@3(温度计码@@方式@@)

数@@据切换的@@瞬间@@,完全不同的@@电压@@@@(或@@电流@@)输出@@,在@@输出@@模拟信号中@@产生噪声@@。这个@@@@噪音叫做干扰@@。这个@@@@干扰的@@解决方案之一是使用@@@@温度计码@@@@(Thermometer code)。

温度计码@@是指@@"看有多少个@@@@1来表示数@@字@@"的@@事物@@。(就像人们数@@数@@时@@,竖起手指数@@一样@@)
能够抗干扰@@,但二进制代码转换@@为温度计码@@时@@,解码器根据分辨能力@@,呈指数@@的@@电路规模@@@@。

【温度计码@@ <电阻@@模式@@>DAC例@@】

使用@@@@了@@温度计码@@的@@@@3bit分辨率@@DAC例@@子@@。
当然不会产生干扰@@@@。

【温度计码@@ <电流模式@@>DAC例@@】

在@@若干单元格中@@拉动电流时决定了输出@@@@ 电压@@Vout电流型@@DAC。
下图是@@8x8的@@64灰度级@@=6bit分辨率@@的@@@@例@@子@@@@。
粉色部分@@增加时@@,从@@R拉动的@@电流增加@@, Vout下降@@。
根据温度计码@@的@@控制@@,在@@Vout中@@不会产@@ 生干扰@@。

上图是电流型@@@@DAC上下相反的@@东西@@。
由于是共@@源共@@栅电流源@@,不容易受输出@@@@ 电压@@的@@影响@@,可高精度化@@。

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