Stap 2: Binaire gewogen DAC

• bespreken, te bouwen, en wijzigen van een binaire-gewogen DAC
• identificatie van de bestanddelen van een binaire gewogen DAC
• kritiek en beoordelen van de tekortkomingen van dit ontwerp

De binaire gewogen DAC

De figuur hieronder opgenomen in deze sectie ziet u een eenvoudige binaire-gewogen DAC opgebouwd uit digitale schakelaars (zou uit een 4066 IC of aparte afzonderlijke switches) en een aantal gewogen weerstanden aangesloten op een operationele versterker. Het op-amp creëert een inverterende versterker die bedragen ingang weerstand R_in door een feedback-lus van R₃. De schakelaars en weerstanden fungeren samen als een digitaal gestuurd weerstand die op één van de 16 verschillende waarden van de weerstand uitvoeren kan. Dit biedt in wezen een digitaal gestuurd stroombron. Elke nieuwe binaire code toegepast op de ingangen genereert een nieuwe discrete huidige niveau dat door R₃ om een nieuwe discrete uitgangsniveau spanning wordt opgeteld.

Hier, zijn de waarden van de weerstanden R, R/2, R/4 en R/8 waar R = 10 K ohm en R₃ = 10 K ohm. Het gelijkwaardig circuit van de op-amp genereert V_uit = -V_in(R3/r_in) = - 5V (10 K/R_in) met een 5V ingang. We kunnen de standaard "weerstanden in parallel"-formule van gebruiken om te zoeken naar alle mogelijke waarden van R_in :

1/R_in een 1/8R + B = 1/4e ronde + C 1/2R + D 1/R

Hier de A t/m D fungeren als een binaire coëfficiënt wijzigen de weerstand op de juiste binaire plaats. Vind je de analoge uitgangsspanning, gebruikt u gewoon de formule die ik reeds hierboven:

V_out = -V_in(R₃/R_in)

Ervan uitgaande dat V_in van 5V en R₃ van 10 K, we komen met de tabel hieronder opgenomen.

Deze binaire-gewogen DAC is beperkt tot 4-bits input genereren 16 analoge uitgang stappen. Het dubbele van de resolutie, je zou denken om toe te voegen in vier meer weerstanden op 1/16R, 1/32R, 1/64R, en 1/128R en u zou juist... maar slechts gedeeltelijk. Dit is waar de uitvoering in theorie achterblijft. Het probleem met deze benadering is dat wanneer je de weerstand 1/128R, u zou moeten vinden een weerstand van 78.125 ohm en zelfs als u een gevonden of een opgebouwd uit afzonderlijke weerstanden, u zou nog steeds geplaagd door het tolerantieniveau van de weerstand. Een tolerantie van 10% betekent dat de werkelijke waarde van de weerstand van 78.125 ohm kan fluctueren binnen ± 10%. Je kunt beter doen met een tolerantie van 1% weerstand maar hoe krijg je uit 3 significante cijfers van resolutie?

Deze gewogen binary/geschaald aanpak ontbreekt ons wanneer we meer dan alleen een paar stukjes van de resolutie moeten. Wat moeten wij doen? Rommel van dit ontwerp en de bladzijde omslaan!