Steg 2: Binära vägda DAC

• Diskutera, skapa och ändra en binär-viktade DAC
• identifiera komponenter av ett binärt vägda DAC
• kritik och bedöma bristerna i denna design

Den binära vägda DAC

Bilden ingår nedan i detta avsnitt visar en enkel binary-viktade DAC tillverkad av digitala växlar (kan vara från en 4066 IC eller separata enskilda växlar) och en av vägda motstånd ansluten till en operationsförstärkare. Op-amp skapar en inverterade förstärkare det belopp ingång motståndet R_i genom en återkoppling av R₃. Växlar och resistorer fungera tillsammans som ett digitalt styrda motstånd som kan ta på en av 16 olika värden av motstånd. Detta ger i huvudsak en digitalt styrda strömkälla. Varje ny binär kod tillämpas på ingångarna genererar en ny diskret nuvarande nivå som summeras av R₃ att ge en ny diskret utgång spänning nivå.

Här, är värdena för motstånd R, R/2, R/4 och R/8 där R = 10 K ohm och R₃ = 10 K ohm. Motsvarande kretsen av op amp genererar V_ut = -V_i(R3/r_i) = - 5V (10 K/R_i) med en 5V ingång. Vi kan använda standard "motstånd parallellt" formel för att hitta alla möjliga värden för R_i :

1/R_i = 1/8R + B 1/4R + C 1/2R + D 1/R

Här A till D fungera som en binär koefficient ändra motståndet i lämplig binär plats. För att hitta den analog utspänningen, använda du helt enkelt formeln jag redan inkluderat ovan:

V_out = -V_in(R₃/R_in)

Förutsatt att V_i för 5V och R₃ av 10 K, vi komma med tabellen ingår nedan.

Denna binary-viktade DAC är begränsad till 4-bitars input generera 16 analog utgång steg. Dubbla upplösningen, kanske du tror att du lägger till i fyra mer motstånd på 1/16R, 1/32R, 1/64R, och 1/128R och du skulle vara rätt... men bara delvis. Detta är där genomförandet underskrider teori. Problemet med denna metod är att när du kommer till 1/128R motståndet, du måste hitta en 78.125 ohms motstånd och även om du hittade en eller byggt en från separat motstånd, skulle du fortfarande att plågas av det motstånd toleransnivå. En tolerans på 10% innebär det faktiska värdet av 78.125 ohms motstånd kan fluktuera inom +/-10%. Du kan göra bättre med ett 1% tolerans motstånd men hur får man till 3 viktiga personer i resolutionen?

Denna vägda binary/skalas strategi inte oss när vi behöver mer än bara några bitar av upplösning. Vad ska vi göra? Skräp denna design och vända blad!