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什么是D/A转换器?D/A转换器的基本形式2(二进制方式)

 

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通过接收数字值工作的电路系统叫做二进制方式。

D/A转换器的基本形式2(二进制方式) - 图1

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。

1. 二进制方式 <使用电阻的情况> - 图1

【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。

【R-2R梯形DAC例】- 图1

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。

2. 二进制方式 <使用电容器的情况> - 图1

【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2<sup>N</sup>C电容器的DAC例】- 图1

【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。

【用了2NC电容器的DAC(有刷新控制)例】- 图1

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。

【电阻-电容器混合型 DAC例】 - 图1

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