Stap 1: DAC Basics

• identificeren wanneer u zou moeten gebruiken een DAC
• de primaire kenmerken van alle DAC's beschrijven
• schatting van de nauwkeurigheid in kleine-bits DAC 's
• beoordelen van DAC ontwerpen

DAC Basics

Hier leert u of vernieuwen van uw geheugen op basis van de DAC.

Digitale waarden zijn discrete, stapte waarden moeten duidelijke grenzen hen uit andere digitale waarden uitgezet. Voor bijvoorbeeld de waarden 1 en 2 zijn discrete waarden (hoewel ze kunnen ook analoge, maar meer hierover later) wat betekent dat er geen waardes tussen de waarde 1 en de waarde 2 zijn. Zij kunnen worden beschouwd als soortgelijk aan FFT opslaglocaties. Kijk naar de afbeelding hieronder om te zien hoe discrete waarden worden gebruikt in een histogram. Neem nota van de analoge lijn die grenzen de histogram frequenties.
Enkele voorbeelden van digitale waarden misschien wel leeftijd (uitgaande jaar grenzen), oogkleur, school rang of categorische hoogte (dwz korte, gemiddeld, hoog vs. 5'9 "of 6'2").

Analoge waarden zijn continu, op een regel en omvatten alle tussenliggende waarden tussen twee willekeurige punten van monster. -Mededeling betreffende het histogram hieronder dat de analoge lijn glad, is terwijl de digitale lijn boxy is. Enkele voorbeelden van continu waarden bevat spanning en hoogte.

Een DAC is een apparaat dat digitale waarden, vaak in binaire neemt, en dat aantal converteert naar een equivalente analoge waarde. Bijvoorbeeld, de RGB-waarde in VGA-beeldschermen verwacht een analoge waarde van rond de 0 tot 1V voor elk kleurkanaal, maar de meeste GPU's en grafische kaarten werken op digitale waarden (dwz binaire bits), dus de video die RAMDAC wordt geconverteerd van een vertegenwoordiging van de binaire pixel, zeggen, 01100011 met een spanning die deze waarde de VGA-monitor vertegenwoordigt.
Een ander gemeenschappelijk gebruik van een DAC in elektronica en microcontrollers is wanneer u wilt opgeslagen digitale monsters te nemen en dat omzetten in een gelijkwaardige sinusgolf. Dit kan vaak zijn handig voor het weergeven van dingen als wisselstroom of huidige na verloop van tijd op een zinvolle manier.

Meeste DAC ICs te vermenigvuldigen zijn DAC's, wat betekent dat de DAC produceert een uitgangssignaal dat evenredig is aan het product van een verschillende input referentieniveau vermenigvuldigd tijden de digitale invoer code. Sommige DAC's hebben een vaste interne referentie-ingang die wordt gebruikt om de analoge uitgang reeks, terwijl anderen externe analoge ingang ondersteunen. DAC's zijn geschikt voor het produceren van unipolaire output, dat wil zeggen een één-polariteit analoge signaal of bipolaire (positieve en negatieve waarden). Vele Unipolaire DAC's ondernemen binaire code als de digitale ingang met bipolaire DAC's een binaire offset of een twee compliment waarde.

Primaire kenmerken

Wanneer kiezen of het opbouwen van een DAC die je moet kijken voor een paar primaire characeristics van de DAC te krijgen een idee van hoe de DAC zal uitvoeren in uw omgeving (of wat je moet doen als je de bouw van een met de hand). De eerste stap is om de resolutie te bepalen. Dit is eenvoudig. Resolutie, σ, is het aantal bits in de digitale ingang. Als uw DAC vier binaire ingangen heeft, zou de DAC-resolutie 4bits.  Ten tweede, trainen uw maximum uitgangsspanning door het berekenen van 2^σ • LSB waar LSB is de minst significante bits.

De volgende parameter te kijken is waarschijnlijk de grootste en belangrijkste. Het heet integraal niet-lineariteitof l voor korte. De l van een DAC beschrijft de afwijking tussen de ideale output en de werkelijke output. Dat wil zeggen, de afwijking van de DAC's frunction van de overdracht van een rechte lijn, meestal gemeten bij elke analoge stap. De rechte lijn kan worden benaderd om de werkelijke overdrachtsfunctie. Twee meest voorkomende typen lijnen heten best fit lijn en de lijn van het eindpunt. In ieder geval is de l de maximumafstand tussen de ideale lijn en de werkelijke overdrachtsfunctie. Lage tot gemiddelde bereik DAC's kan geven dat een l omhoog 16 terwijl degene die heel goed (en inherent duurder) bieden een l van ongeveer 1. L wordt formeel als volgt opgegeven:

L = | [(V_c - V₀/ (V_LSB-ideale)] - c |
waar
⇒ 0 < c < 2^N - 1
⇒ V_c is analoge waarde vertegenwoordigd door digitale input code c
⇒ N is de resolutie van de DAC in stukjes
⇒ V₀ is minimale uitvoer overeenkomt met alle 0 ingang
⇒ V_LSB-ideaal is de ideale afstand voor 2 aangrenzende input codes

Verder, om te bepalen van de helling van de lijn door de eindpunten, kunt u gebruiken:

m = (V_c-max - V₀₎/c_max

De offset van de fout is de uitgangsspanning als de digitale ingang nul is en constant voor alle invoerwaarden blijft. De offset fout kan vaak worden opgevangen door fijnafstelling van het DAC-circuit. Fout te krijgen is het verschil tussen de ideale maximale uitgangsspanning en de werkelijke maximumwaarde van de overdrachtsfunctie na de offset fout af te trekken. Winst fout verandert de helling van de functie.

Voor het grootste deel, zijn de kenmerken van een DAC gedefinieerd door de spanning van de referentie. De DAC's referentie spanning, V_ref, stelt de DAC's maximale uitgangsspanning en definieert ook de stap van de spanning waaraan de uitgang wijzigingen naar aanleiding van een 1LSB overgang bij de ingang. Simpel gezegd, een stap is gelijk aan V_ref/2^N.

Schatting van de nauwkeurigheid van de DAC

Zoals je uit de grafiek zien kunt, zijn DAC's met lage aantal bits input niet in staat om te produceren van een analoog signaal met de resolutie te maken van het signaal verschijnen continu. Uitgaande van een 5V-verwijzing en het nemen van een 4-bits binaire ingang, de analoge uitgang zou worden omgezet in 2⁴ = 16 stappen van 0.3125V (313mV) elke (5V/16 stappen). Om een fijne korrelige controle op uitgang de analoge moet u hogere-orde binaire ingang als, zeg, 8 bits of 16-bits of zelfs 18-bits getallen gebruiken. Echter voorspellen niet u de nauwkeurigheid van een DAC echt door te kijken van zijn resolutie op zijn eigen, omdat andere bronnen van fout (hierboven genoemde) moeten rekening worden gehouden.

Als onze converter een resolutie van 8 bits heeft, we hebben 2⁸ = 256 binaire getallen te werken, samen met 256 analoge stappen. Als de DAC is geconfigureerd voor het genereren van 0V op 00000000 en 5V bij 11111111 dan elke analoge stap alleen 0.0195V hoge is (1/256 * 5V). Zoals u waarschijnlijk realiseren kunt, kan verhoging van de resolutie worden lastig bij het bouwen van aangepaste DAC's.