Steg 3: R/2R DAC

• identifiera och diskutera komponenterna i en R/2R DAC
• skapa, bygga och modifiera en R/2R DAC
• kritik och bedöma värdet och bristerna i denna design

R/2R stegen DAC

Stora fördelen av att flytta till denna typ av skräddarsy DAC är dess förmåga att övervinna krävs precision brister du hittat i skalad, binary-viktade DAC i föregående avsnitt. Plus, det minskar de olika värdena av motstånd som behövs för att endast tre: R_fR och 2R. Termen R/2R innebär en resitor av värde R och ett motstånd av värde 2R eller två gånger värdet av R. Check ut siffran jag ingår nedan.

Som väntat, är här de relevanta eller viktiga formlerna när du arbetar med denna typ av DAC.

Jag = Vref/r

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

V_out = -I_sum * R_f

Där V_ref är 5V, är S₀ genom S₃ växlarna i bild med S₃ på toppen och S₀ på botten. Jag_{summan av strömmarna in inverterade indata för op förstärkaren} och R_f är feedback motståndet av summering förstärkaren.

Nyckeln till att förstå hur denna DAC fungerar är tvåfaldigt.

Det första måste du inse att den nuvarande dragen genom vilken en växel är alltid densamma oavsett om den är ansluten till GND eller V_ref. Om växeln är ansluten till GND, då jag_summan kommer att tillfalla GND men om växeln kastas upp, då jag_summan kommer in om inverterade indata för op förstärkaren som op förstärkaren skapar en virtuell marken vid det inverterade indata (kom ihåg att ställa en op förstärkare icke-invertering input till GND att den Invertera input = 0V via negativ feedback... om du behöver en repetitionskurs kolla gärna in min Praktiska Funktionsförstärkare DIY guide).

När du förstår att den nuvarande passerar genom vilken en växel är alltid konstant, gör det lösa för variablerna i ekvationerna mycket lättare eftersom totalen nuvarande jag levereras av V_ref blir konstant, också. När du har grok'd som, kan du räkna ut vilka fraktioner av de totala nuvarande passerar genom varje bransch inom R/2R nätverket med en enkel Kretsanalys.

Det är nyckeln till att förstå hur motståndet (och därmed, nuvarande) beräknas och kan göras genom att utföra en enkel krets minskning. Se min praktiska spänningsavdelare för detaljer om hur detta görs. När du har gjort detta, har du ett konsekvent sätt att generera fraktioner av 1/2I, 1/4I, 1/8I och 1/16I som få ihop av op förstärkaren. Till exempel om kastas växlar S₃, S₂och S₁ (1101), vi får 1/2I, 1/4I och 1/16I nuvarande kombinera i jag_summan. För att härleda jag själv, vi kan helt enkelt använda Ohms lag av V = IR eller lösa för jag, jag = V/R. Så, antar V_ref för 5V, R för 10 K ohm och R_f 20 k vi får jag = 5V/10 K = 500 uA. Med hjälp av detta, jag_summan = 1/2(500uA) + 1/4(500uA) + 1/16(500uA) = 406.25 uA. Slutliga utspänning, V_ut är då V_ut = - jag_summan* R_f = - 500uA * 20 K = - 8.125V för en digital ingång värdet av 1101.

Om du vill skapa en R/2R DAC med högre upplösning har du bara att lägga till mer spänning avdelare och var lite försiktig när du väljer ditt motstånd.

Nu är du redo att sätta vad du har lärt dig att använda och bygga en R/2R DAC. Vända blad och låt oss gå!