Steg 1: DAC grunderna

• identifiera när du skulle behöva använda en DAC
• beskriva de primära egenskaperna av alla digital-/ analogomvandlare
• uppskatta riktigheten i små-bitars digital-/ analogomvandlare
• bedöma DAC mönster

DAC grunderna

Här får du lära dig eller friska upp minnet på DAC grunderna.

Digitala värden är diskret, klev värden som har tydliga gränser som avgränsar dem från andra digitala värden. För exempel, värdena 1 och 2 är diskreta värden (även om de kunde också vara analoga sådana, men mer om detta senare) vilket innebär att det finns inga värden mellan värdet 1 och värdet 2. De kan ses som lagerplatser liknar FFT. Titta på bilden nedan för att se hur diskreta värden används i ett histogram. Obs analogt line att gränserna histogram frekvenserna.
Några exempel på digitala värden kan vara ålder (under förutsättning att året gränser), ögonfärg, school-klass eller kategoriska höjd (dvs kort, medium, hög vs 5'9 "eller 6'2").

Analoga värden är kontinuerlig, på en rad och alla mellanliggande värden mellan två prov punkter. Märka på histogrammet nedan att analoga linjen är smidig även digital linjen är kantighet. Några exempel på kontinuerliga värden innehåller spänning och höjd.

En DAC är en enhet som tar digitala värden, ofta i binärt, och omvandlar det numret till en motsvarande analoga värde. Till exempel RGB-värdet i VGA-bildskärmar förväntar sig en analog värde från runt 0 till 1V till varje färgkanal, men de flesta grafikprocessorer och grafikkort fungerar på digitala värden (dvs binära bitar), så videon RAMDAC konverterar från en binär pixel representation, säga, 01100011 till en spänning som representerar värdet till VGA monitor.
En annan gemensam användning av en DAC i elektronik och mikrokontroller är när du vill ta lagrade digitala prov och konvertera det till en motsvarande sinuskurva. Detta kan ofta vara användbara för att Visa saker som AC spänning eller ström över tid på ett meningsfullt sätt.

De flesta DAC ICs multiplicerar DACs, vilket innebär DAC ger en utsignal som är proportionell till produkten av en varierande input referensnivå multiplicerad gånger digital input koden. Några DAC har en fast intern referens ingång som används för att ange de analog utgång medan andra stöd extern analog ingång. DACs är kapabel att producera unipolär utgång, det vill säga en enda-polaritet analoga signalen eller bipolär (positiva och negativa värden). Många unipolär DACs ta binär kod som dess digital ingång med bipolär DACs tar antingen en binär offset eller en två komplimang värde.

Primära egenskaper

När du väljer eller bygga en DAC som du bör titta ett par primära characeristics av DAC att få en uppfattning om hur DAC kommer att utföra i din miljö (eller vad du måste göra om du bygger en för hand). Det första steget är att bestämma upplösningen. Det är lätt. Upplösning, σ, är antalet bitar i den digitala ingången. Om din DAC har fyra binära ingångar, skulle då DAC resolutionen vara 4bits. För det andra, träna din maximal utspänning genom att beräkna 2^σ • LSB där LSB är de minst signifikanta bitarna.

Nästa parameter att titta på är förmodligen den största och viktigaste. Det kallas integrerad nunnedokeller INL för korta. INL en DAC beskriver dess avvikelse mellan den idealiska produktionen och de faktiska resultaten. Det vill säga avsteget av DAC: s överföring frunction från en rät linje, vanligtvis mäts vid varje analog steg. Den raka linjen kan approximeras till faktiska överföringen fungerar. Två vanligaste typerna av linjerna kallas bästa passform och den slutpunkt linje. I varje fall är INL det största avståndet mellan den perfekta linjen och faktiska överföringen fungerar. Låg-till mitten av intervallet DACs kan ange ett INL uppemot 16 samtidigt ganska bra (och sin natur dyrare) kan erbjuda ett INL av runt 1. INL anges formellt så här:

INL = | [(V_c - V₀/ (V_LSB-IDEAL)] - c |
där
⇒ 0 < c < 2^N - 1
⇒ V_c är analoga värde representeras av digital ingång kod c
⇒ N är DAC upplösning i bitar
⇒ V₀ är minsta produktionen motsvarar alla 0-ingång
⇒ V_LSB-IDEAL är perfekt avstånd mellan 2 intilliggande inkoder

Ytterligare, för att bestämma lutningen på linjen genom slutpunkter, kan du använda:

m = (V_c-max - V₀₎/c_max

Kompensera fel är den tillverkade spänningen när den digitala ingången är noll och förblir konstant för alla indatavärden. Offset felet kan ofta lindras genom Fininställning DAC kretsen. Få fel är skillnaden mellan den idealiska maximal utspänningen och det faktiska maximala värdet av överföringen fungerar efter att den offset avvikelsen. Få fel ändringar slutta av funktionen.

För det mesta, definieras vad som kännetecknar en DAC av dess referensspänningen. DAC: s referens spänning, V_ref, anger DAC's maximal utspänning och definierar också spänningen steg som utdata ändringarna som svar på en 1LSB övergång på ingång. Enkelt uttryckt, motsvarar ett steg V_ref/2^N.

Uppskatta DAC noggrannhet

Som ni kan se i diagrammet, kan DAC med låg antalet bitars input inte producera en analog signal med upplösning att göra signalen visas kontinuerligt. Förutsatt att en 5V referens och med en 4-bitars binär ingång, analog utgång skulle omvandlas till 2⁴ = 16 steg av 0.3125V (313mV) varje (5V/16 steg). För att få en finare finkornig kontroll på utgång analogt du skulle behöva använda högre ordningens binär ingång som, säga, 8 bitar eller 16-bitar eller ens 18-bitars nummer. Dock kan inte du verkligen förutsäga en DAC är korrekta genom att titta på sin resolution på egen hand eftersom andra felkällor (se ovan) måste beaktas.

Om vår converter har en upplösning på 8 bitar, vi har 2⁸ = 256 binära tal att arbeta med, tillsammans med 256 analoga steg. Om DAC är konfigurerad för att generera 0V vid 00000000 och 5V vid 11111111 då varje analog steg är bara 0.0195V hög (1/256 * 5V). Så du kan nog inser, kan öka upplösning vara knepigt när man bygger egna DAC.