Simple-binario ponderado y / DAC Escalera 2R R


Un simple convertidor de 4 bits de digital a analógico que se construye a partir de un interruptor controlado digitalmente (74HC4066), un conjunto de resistencias en binario ponderado, y un amplificador operacional. La idea básica es la de crear un circuito amplificador inversor cuya ganancia se controla cambiando la resistencia de entrada Rin. Los 74HC4066 y las resistencias en conjunto actúan como un Rin de control digital que puede tomar uno de los 16 valores posibles. (Se puede pensar en la combinación 74HC4066 y la resistencia como una fuente de corriente controlada digitalmente. Cada nuevo código binario aplicado a las entradas de la 74HC4066 genera un nuevo nivel actual discreta que se resume por RF para proporcionar un nuevo nivel de voltaje de salida discreta.) Nosotros elegir los valores de resistencia a escala de R, R / 2, R / 4, y R / 8 para dar Rin valores discretos que son igualmente espaciados. Para encontrar todos los valores posibles de Rin, utilizamos la fórmula proporcionada. Esta fórmula se parece a la vieja resistors- en paralelo fórmula, pero hay que excluir aquellos resistencias que no son seleccionados por la entrada digital de código que es lo que los coeficientes A a D son para (un coeficiente es 1 o 0, dependiendo de la entrada digital).

Ahora, para encontrar la salida de consigna, simplemente usamos Vout = -Vin (RF / Rin) -la expresión utilizada para el amplificador inversor muestra lo que tenemos cuando nos propusimos Vin = -5 V, R = 100 kW, y RF = 20 kW, y tomar todos los posibles códigos de entrada. El DAC-binario ponderado mostrado arriba está limitado en resolución (4 bits, 16 niveles analógicos). Para duplicar la resolución (hacer un DAC de 8 bits), se podría pensar para agregar otra 74HC4066 y / 16, R / 32, R / 64/128, y las resistencias R R. En teoría, esto funciona; en realidad, no lo hace. El problema con este enfoque es que cuando se llega a la resistencia de 128 / R, tenemos que encontrar una resistencia de 0,78125-kW, suponiendo que R = 100 kW. Suponiendo que podemos encontrar o construir una red de resistencias equivalente para R / 128, todavía estamos en problemas debido a las tolerancias de estas resistencias se enredar las cosas. Este enfoque de resistencia a escala es un procedimiento práctico cuando tratamos con resoluciones de más de unos pocos bits.

Para aumentar la resolución, que desguazamos la red de resistencia-escalado y reemplazarlo con un R / 2R-red de la escalera fabricantes de CI del CAD que hacer eso también. Un R / 2R DAC utiliza una red de escalera resistor R / 2R en lugar de una red de resistencia reducido, como fue el caso en el DAC anterior. La ventaja de utilizar la escalera / 2R R es que necesitamos sólo dos valores de resistencia, R y 2R. El truco para la comprensión de cómo funciona la escalera / 2R R es darse cuenta de que la corriente que pasa por cualquier interruptor siempre es el mismo, no importa si es lanzada hacia arriba o derribada. Si un interruptor se lanza hacia abajo, la corriente fluirá a través del conmutador a la tierra (0 V). Si un interruptor se lanza hacia arriba, la corriente fluirá hacia subterráneas virtual localizada a la entrada inversora del amplificador operacional (hay que recordar que si la entrada no inversora de un amplificador operacional se establece en 0 V, el amplificador operacional hará que la entrada inversora 0 V, a través de la retroalimentación negativa). Una vez que se da cuenta de que la corriente a través de cualquier conmutador dado es siempre constante, se puede calcular que la corriente total (I) suministrada por Vref será constante también. Una vez que tenga que, a averiguar qué fracciones de la corriente total pasa a través de cada una de las ramas de la red / 2R R mediante el análisis de circuito simple.

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