为什么我们需要DAC IC?


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请看下面的示意图。这是一个非常简单的电阻加法器,适用于任何标准!(TTL,CMOS等)或馈入其中的任何任意电压。另一方面,由于其中没有活性成分,因此速度非常快。它仅由几个电阻组成,因此非常便宜。另一方面,输入位数没有限制(可以轻松扩展为32位,64位或数百位)。

那么,为什么我们需要DAC IC?我正在寻找32位高频DAC。这样的设备不容易找到,而且如果找到,它们相当昂贵。我的意思是找到这种设备应该付出什么优势?我认为一定有一些优势值得购买。我唯一能想到的就是它们固有的放大率(例如TTL-> 10V左右),但是使用任何一种放大率都可以轻松实现这一目标。

在此处输入图片说明


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“ ...对位数没有限制”。错误。执行错误analisys。想一想。这些电阻需要多少精度才能支持您假设的32位数字?1%的电阻甚至达不到7位。
Olin Lathrop

Answers:


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您所拥有的就是本领域称为R-2R DAC的产品,R-2R DAC是许多常用的数模转换器拓扑中的一种。您已经回答了自己的问题:拥有DAC拓扑后,为什么需要DAC?因为它是DAC!

R-2R DAC本身作为通用数模转换器并不出色。R-2R DAC的输出阻抗非常高,这意味着带宽将很快受到限制。即使输出上几十皮法拉的电容也会减小有效带宽并增加到MHz区域的建立时间。如果使用运算放大器跟随器对输出进行缓冲,也同样如此-调整良好的运算放大器不会包含低于pF的输入电容,而减小R-2R梯形电阻会迅速将功耗增加到令人无法接受的高水平。别误会,市场上有超高带宽R-2R DAC,但是在某些示波器中,您可以在任意波形发生器中找到这类芯片,并且它们的顶部还有散热片和风扇。

您可以使用其他DAC拓扑进行其他折衷。例如,delta-sigma DAC不需要精确的缓冲器输出运算放大器,因此可以扩展到非常高的位深度(24-32位),其中R-2R(由于输出缓冲标准)很少超过12位。逐次逼近是所使用的另一种拓扑,其固有地具有对输出的采样保持,可以以极低的阻抗来驱动(与之相反,SAR ADC可以具有非常高的输入阻抗)。


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R-2R的最大问题是,电阻要比可用电阻更精确地匹配,而且驱动数字信号还必须具有非常精确匹配的特性。两者都使R-2R的离散组件超出了8位。
Wouter van Ooijen

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@WoutervanOoijen:实际上,R2R梯形图非常适合生成具有很多位而没有任何电阻匹配的信号。即使使用世界上最差的电阻器,代码从根本上仍然始终是单调的(每位)。您可以获得很多分辨率,但是由于上述匹配问题,您将获得可怕的精度和准确性。这就是为什么R2R型号中确实存在16/24位音频DAC的原因(也是因为它们具有出色的低噪声特性),但是没有人在其头脑中将其用作精密DAC。
user36129 2013年

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放弃32位,因为对应于192分贝动态模拟范围,你可以找到丰富的“基带”的DAC:analog.com/en/digital-to-analog-converters/...
pjc50

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这是不正确的是R-2R DAC为“固有地单调”无论电阻匹配的。构造一个反例是微不足道的。此外,输出imepdeance正是R.
戴夫特威德

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Analog.com/library/analogdialogue/archives/44-04/ad5791.pdf模拟应用笔记,仅以1MHz的频率实现20个有意义的位的困难。是的,它是一个R-2R梯形-芯片上,经过仔细的工厂过程控制和调整。
pjc50 2013年

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您所拥有的称为R2R电阻梯形图。您可以购买的IC内部也具有这样的网络,但是由于它是集成的,因此更容易保证准确性。关于为什么拥有精确的电阻值如此重要如此,请参阅Wikipedia条目。我要说用分立的硬件来达到集成电路的精度几乎是不可能的。

另外,许多DAC都具有串行接口,因此您无需使用MCU上的那么多引脚即可使用它们。


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  • 大小与分辨率位数(取决于架构)
  • 功耗(无源,也取决于架构)
  • 负载效应(输入/输出阻抗)
  • 量化步骤级别取决于连接的设备(请参阅负载效果)
  • 精确
  • 准确性
  • 噪声
  • 带宽取决于连接的设备(请参阅负载影响)
  • 关键组件太多...

如果以回答问题的内容开头,会更好。(即,此列表的用途是什么?拥有DAC的原因?R2R网络并非在所有情况下都理想的原因?)
JYelton 2013年
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