Stap 3: R/2R DAC

• identificeren en bespreken van de componenten van een R/2R DAC
• maken, bouwen en wijzigen van een R/2R DAC
• kritiek en beoordelen van de waarde en de tekortkomingen van dit ontwerp

De R/2R Ladder DAC

Het grote voordeel van verhuizen naar dit soort custom-build DAC is haar vermogen om te overwinnen van de tekortkomingen van de vereiste nauwkeurigheid die je in de geschaalde, binaire-gewogen DAC van de vorige sectie gevonden. Plus, het vermindert de verschillende waarden van de weerstanden die nodig zijn om slechts drie: R, 2R en R_f. De term R/2R betekent een weerstand R waarde en een weerstand van waarde 2R, of tweemaal de waarde van selectievakje R. uit het figuur die ik hieronder opgenomen.

Zoals verwacht, zijn hier de formules relevant of belangrijk bij het werken met dit soort DAC.

Ik = Vref/r

I_sum = I (S₃/2 + S₂/4 + S₁/8 + S₀/16)

V_out = -I_sum * R_f

Waar V_ref is 5V, zijn S₀ t/m S₃ de schakelopties in de afbeelding met S₃ bovenop en S₀ op bodem. Ik_som is de som van de stromen die binnenkomen de inverterende input van de op-amp en R_f is de weerstand van de feedback van de samenvatting versterker.

De sleutel tot begrip van de werking van deze DAC is tweeledig.

Ten eerste moet u zich realiseren dat de huidige getrokken door elke één overstap altijd hetzelfde is, ongeacht of deze is aangesloten op de GND of V_ref. Als de schakelaar is verbonden met GND, dan ben ik_som naar GND zullen vloeien, maar als de schakelaar wordt gegooid omhoog, dan heb ik_som treedt de inverterende ingang van de op-amp aangezien het op-amp een virtueel grond bij de inverterende ingang creëert (Houd er rekening mee dat instellen een op versterker van niet-inverterende ingang met GND zal de inverterende ingang = 0V via negatieve feedback... als je een opfriscursus nodig gelieve te controleren mijn Praktische werking versterkers DIY gids).

Als je begrijpt dat de stroom die door elke één overstap altijd constant is, maakt het voor de variabelen van de vergelijkingen veel gemakkelijker als de totale huidige dat ik geleverd door V_ref constant zullen, op te lossen ook. Zodra u die hebt grok'd, kunt u achterhalen welke fracties van de totale huidige passeert elk van de takken binnen het netwerk van de R/2R met behulp van enkele eenvoudige schakeling analyse.

Het is de sleutel tot het begrijpen hoe de weerstand (en vandaar, huidige) wordt berekend en door het uitvoeren van een eenvoudige schakeling vermindering kan worden gedaan. Gelieve te verwijzen naar mijn praktische spanning Dividers voor details over hoe dit wordt gedaan. Zodra u dit hebt gedaan, zul je op een consistente manier voor het genereren van breuken 1/2I 1/4I, 1/8I, en 1/16 decies, die samen opgeteld krijgen door het op-amp. Bijvoorbeeld, als schakelaars S₃, S₂en S₁ (1101) worden gegooid, krijgen we 1/2I, 1/4I, en 1/16 decies huidige combineren in ik_som. Te ontlenen ik zelf, we kunnen gewoon gebruik maken van de wet van Ohm van V = IR of, op te lossen want ik, ik = V/R. Dus, ervan uitgaande dat V_ref van 5V, R van 10 K ohm en R_f van 20 K krijgen we ik = 5V/10 K = 500 uA. Met behulp van deze, ik_som = 1/2(500uA) + 1/4(500uA) + 1/16(500uA) = 406.25 uA. De finale uitgangsspanning, V_uit is dan V_uit = - ik_som* R_f = - 500uA * 20 K = - 8.125V voor een digitale invoerwaarde van 1101.

Als u wilt een R/2R DAC maken met een hogere resolutie hebt alleen toe te voegen meer spanning dividers en sommige op letten bij het selecteren van uw weerstanden.

Nu ben je klaar om wat je geleerd hebt te gebruiken en een R/2R DAC te bouwen. De bladzijde omslaan en let's go!