电压模式R-2R DAC的工作原理和特性

本文将探讨电压模式R-2R DAC结构。

在本文中,我们将探索什么是R-2R DAC以及如何实现它们。

首先,我们将简要回顾一下开尔文分压器DAC。这种结构很简单,但它们需要大量的电阻和开关来实现高分辨率DAC。这个问题的一个解决方案是称为R-2R DAC的DAC结构。这些结构巧妙地利用梯形网络来实现电阻较少的DAC。

什么是数字转换器?

数模转换器(DAC)接收以数字代码表示的数据,并产生等效模拟输出(见下面的图1)。值得一提的是,除了数字输入外,DAC还需要模拟基准电压或电流才能工作。该基准电压源可在DAC芯片内部产生,也可在外部提供。

图1. 图片由 ADI公司.

上述理想传递函数对应于一个三位单极性DAC。请注意,DAC输入和输出都是量化值,传递函数实际上由八个点组成(而不是穿过这八个点的线)。此外,模拟输出(输入代码全为1的输出)比满量程(FS)值低。

串式DAC(开尔文分频器)简介:2的问题n 电阻

产生图1传递函数的基本结构如下图2所示。这种结构称为串式DAC或开尔文分压器,使用八个相等的电阻串联来产生三位DAC的八个不同电压电平。例如,要产生等于 V 的模拟输出裁判/4,我们只需要转动开关SW4 上。

输出缓冲器用于防止电阻串受到DAC输出节点V的任何负载效应代数转换器.

图2

开尔文分频器的一个主要缺点是n位DAC需要2n 电阻器和开关。这就是为什么使用这种方法来构建高分辨率DAC并不容易的原因(尽管可以将开尔文分频器与其他技术结合使用来构建更复杂的DAC)。

然而,有一种有趣的方法,它使用梯形网络来显着减少电阻器的数量。这些结构称为R-2R DAC,将在下一节中讨论。

分析 R-2R DAC 电路

基本的四位R-2R电压模式DAC如图3所示。数字代码应应用于输入 D3...D0,其中 D3 是有效位 (MSb),D0 是有效位 (LSb)。请参考Robert Keim之前的文章以了解更多信息 /有效位/字节和字节序.

如您所见,梯形图中有两种不同的电阻值(R 和 2R)。

图3

R-2R DAC 电阻器

一些观察可以使电路的分析更简单:

  • 在每个R电阻的左侧,我们总是会看到R的等效电阻。如图 4 中的蓝色箭头所示。
  • 考虑到前面的观察结果,我们知道从R电阻的右侧端子看,我们总是会看到一个2R的等效电阻(图4中的红色箭头)。

请注意,为了计算等效电阻,施加到 D3...D0 的电压源对地短路。

图 4

电路操作

现在让我们检查电路操作。假设 D0 连接到 V REF并且其他位为逻辑低电平;我们得到图5中的电路。

图 5

应用戴维宁定理,我们可以对虚线左侧的电路建模,如图 6 所示。

图 6

戴维南等效电压为VREF除以2,戴维南等效电阻等于R。

现在,我们使用这个等效电路,得到图 7 中的电路。

图 7

使用戴维南方程简化 R-2R DAC 电路

如果我们考虑图7中虚线左侧的电路,我们会观察到重复的模式。有两个2R电阻和一个电压源。这部分电路的戴维宁等效值如图8所示。

图8

因此,V裁判 再次降低两倍,等效电阻仍为R。如果我们将此模型连接到电路的其余部分,则先前的模式将再次出现。如图 9 所示。

图9

考虑到我们之前的简化,我们可以很容易地在虚线左侧找到电路的戴维宁等效物。戴维宁电压将为V裁判/8,

如果 D2 连接到 V裁判 其他三位逻辑低电平,我们得到图13中的模型。

图13

应用戴维宁定理,我们得到图14中的电路。

图14

考虑到运算放大器反相输入端的虚地,电流 (V REF /2)/2R 应该流过反馈电阻。因此,我们有:V DAC = -V REF /2。

为了检查 MSB,我们假设 D3 连接到 V REF(逻辑高电平),其他三位接地(逻辑低电平)。在这种情况下,我们获得图 15 中的模型。

图 15

因此,输出电压将为 V DAC = -(V REF /2R)?2R = -V REF。

总而言之,连接输入 D3, D2, D1和 D0 到 V裁判 可分别产生-V的电压步长裁判, -V裁判/2, -V裁判/4 和 -V裁判/8.这些电压阶跃是执行数模转换时所需的基准电压的二进制加权分数。由于电路是线性的,输入的组合将产生相应的输出电压阶跃的相同组合。例如,如果 D0 和 D1 连接到 V裁判 和 D2 和 D3 逻辑低电平,输出将为-V裁判/8 -V裁判/4 = -3V裁判/8.注意反馈电阻,RF,直接影响DAC的增益。

电压模式R-2R DAC的一些重要特性

R-2R梯形网络中的电阻连接永远不会被开关断开(如开尔文分压器)。该设计使得无论对DAC施加何种数字代码,运算放大器的反相端始终具有恒定的等效电阻。换句话说,梯形网络的输出阻抗是恒定的。这使得放大器或单位增益缓冲器的稳定更加容易。

但是,基准电压源观察到梯形图网络的负载阻抗变化。因此,参考发生器应该能够产生适用于宽负载电阻范围的电压。

如果与理想元件值的偏差相对较大,则R-2R DAC的输入至输出响应可以是非单调的。单调DAC响应要么完全不增加,要么完全不减少。例如,开尔文分频器的输入-输出特性是单调的。如果我们增加输入数字代码,输出模拟电压将增加或(在坏的情况下)保持其值;它不会减少。因此,组件不匹配不会导致非单调响应。

R-2R DAC的情况并非如此。采用图4的结构,模拟输出应随着输入代码的增加而减小。但是,假设由于电阻值不匹配,对应于MSB的输出电压阶跃为-3?V裁判/4而不是理想值 -V裁判.如果输入代码从 0111 更改为 1000,则输出将从 -V裁判/2 - V裁判/4 - V裁判/8 = -7?V裁判/8 至 -3?V裁判/4.

因此,如果我们有不匹配,输入代码的增加会导致模拟输出电压的增加,因此输入到输出的响应可以是非单调的!请注意,某些应用需要在闭环系统中使用DAC。在这些情况下,非单调DAC响应可能会改变 负面反馈 到积极的反馈。这就是为什么单调性可能很重要,具体取决于应用。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/pingmian/30119.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

内核启动时的中断和时钟的初始化流程

总结 内核通过start_kernel从汇编进入c世界,在用serup_arch设置体系架构的时候,会返回当前机器的machine_desc;然后init_IRQ和time_init来初始化中断。时钟子系统 start_kernelsetup_arch(&command_line);mdesc setup_machine_fdt(ata…

用友YonSuite打通招银云直联,让企业收付款更便利

在当今数智化浪潮席卷全球的背景下,企业对于高效、便捷的管理系统需求日益增加。作为全球领先的企业云服务与软件提供商,用友始终站在技术前沿,致力于为成长型企业提供全方位的数智化解决方案。 用友网络与招商银行通过联通双方系统&#xf…

YOLOv8改进 | 卷积模块 | 用坐标卷积CoordConv替换Conv

💡💡💡本专栏所有程序均经过测试,可成功执行💡💡💡 专栏目录:《YOLOv8改进有效涨点》专栏介绍 & 专栏目录 | 目前已有40篇内容,内含各种Head检测头、损失函数Loss、B…

消息订阅报错-用户拒绝: errMsg

微信小程序-消息订阅报错 前提问题解决 前提 小程序开发过程中,使用消息订阅功能。 问题 场景一:再注册成功之后进行消息订阅功能。 这里消息订阅功能写在接口请求成功的方法里面。 但是项目运行起来,消息订阅功能并没有被调用起来。 并且…

pytorch保存加载模型的两种方式

这里写目录标题 pytorch保存模型的两种方式开始:定义一个简单的模型方式一:保存和加载模型的状态字典方式二:2保存和加载整个模型 pytorch保存模型的两种方式 开始:定义一个简单的模型 import torch import torch.nn as nn impo…

JSP中实现文件上传下载

JSP中实现文件上传下载 文章目录 JSP中实现文件上传下载前言一、文件上传1、将jar包放入WEB-INF目录下的lib目录2、实现upload.jsp3、实现MyUploadServlet 二、文件下载1.download.jsp2.MyDownloadServlet 前言 在java web开发中,实现单个或多个文件的上传下载&…

期货的心态

1.跌倒之后爬起过程中的收获 失败跌倒了,一定不要自暴自弃,而是要有跌倒不要紧,要相信爬起来的过程中都会有一定的收获,从交易错误中走出并升华,这就会一步步的使我们迈向更高层次的交易。 2.不要让今天的交易影响到明…

智能化立体仓库的种类有哪些?

在仓储运输系统中,自动化立体仓库可充分利用空间储存货物,故而也被称之为高层货架仓库。在实际应用中,自动化仓库系统是不需人工处理的情况下能自动存储和取出物料的系统。那么,智能化立体仓库的种类有哪些?下面就让小…

MySQL相关的19个笔试题

以下是MySQL相关的19个笔试题,涵盖了MySQL的基础知识、SQL语句、索引、事务、优化等方面: 1. MySQL是什么类型的数据库? 答案:MySQL是一个开源的关系型数据库管理系统(RDBMS)。 2. MySQL支持哪些数据类型…

用Selenium自动化Web应用测试!

在开发和维护Web应用时,测试是确保应用正常运行的关键环节。手动测试不仅费时费力,而且容易出错。而通过使用Selenium,程序员可以轻松模拟用户交互、验证页面元素,从而自动化测试过程,提升测试效率和准确性。 解决的问…

第十五章 观察者模式

目录 1 观察者模式介绍 2 观察者模式原理 3 观察者模式实现 4 观察者模式应用实例 5 观察者模式总结 1 观察者模式介绍 观察者模式的应用场景非常广泛,小到代码层面的解耦,大到架构层面的系统解耦,再或者 一些产品的设计思路&#xff0c…

FREERTOS中,队列按键捕获

队列消息获取的按键任务优先级 < 队列消息释放的按键任务优先级 会出现错误&#xff0c;必须先按KEY1&#xff0c;才能按KEY0 解决方法&#xff1a;修改任务的优先级&#xff0c;队列消息获取的按键任务优先级 > 队列消息释放的按键任务优先级

Javaweb之web开发概述

一、Javaweb简介 用Java技术来解决相关web互联网领域的技术栈.使用JAVAEE技术体系开发企业级互联网项目. 项目规模和架构模式与JAVASE阶段有着很大的差别. 在互联网项目下,首先需要明白客户端和服务器的概念 客户端 :与用户进行交互&#xff0c;用于接收用户的输入(操作)、展示…

Zookeeper ZNode 数据结构原理

ZNode 学习指南 1. ZNode 基本概念 什么是 ZNode:ZNode 是 Zookeeper 中的数据节点。它类似于文件系统中的文件和目录,ZNode 既可以保存数据又可以作为其他 ZNode 的父节点。ZNode 的路径:每个 ZNode 在 Zookeeper 命名空间中都有一个唯一的路径,如 /app1/config。2. ZNod…

❤️‍❤️‍❤️‍FlyFlow 工作流:支持字典管理并支持表单引用

FlyFlow 介绍 官网地址&#xff1a;www.flyflow.cc 演示网址&#xff1a;pro.flyflow.cc FlyFlow 借鉴了钉钉与飞书的界面设计理念&#xff0c;致力于打造一款用户友好、快速上手的工作流程工具。相较于传统的基于 BPMN.js 的工作流引擎&#xff0c;我们提供的解决方案显著简…

20240619每日小程序-------朋友想开发微信小程序,那就搞一把demo

下载开发工具 hbuildX 微信开发者工具 随便搞个开源项目 会员小程序 下载后导入到hbuildX 安装依赖 npm i 安装hbuildX插件 工具—》插件安装 推荐安装&#xff1a; 微信小程序一键打包插件sass编译 启动 选择5.用微信开发者工具启动 报错不要怕 比如&#xff1a…

微信小程序生命周期分为3种:页面级别,应用级别,组件级别

应用级别&#xff1a; onLaunch&#xff0c;onShow&#xff0c;onHide 页面级别&#xff1a;onLoad&#xff0c;onShow&#xff0c;onReady&#xff0c;onHide&#xff0c;onUnload 组件级别&#xff1a;

硕思闪客精灵_2024最新版下载-闪客精灵软件下载_闪客精灵应用软件

​不同领域的应用证明了能够解析Flash动画片中的视频文件并以*.fla格式进行导出。人所共知的是支持预览和播放所选的Flash动画片或元素。我们都知道除了将静态文字恢复为文本外&#xff0c;硕思闪客精灵提供了将它转换为矢量图的功能。相信大家都认同闪客精灵专业版的优势&…

【鲸吞法实操记录】开始挑课题

研一下的文档 小论文 主题方向未定 根据这两篇博文&#xff0c;总结出这个领域的一些key words (1条消息) 3D目标检测论文汇总_light169的博客-CSDN博客 (1条消息) 基于深度学习目标姿态估计的论文一览_light169的博客-CSDN博客_姿态估计论文 以下key words 应该是涵盖了 …

通用VS垂直,落地场景的抉择。

随着人工智能技术的飞速发展&#xff0c;大模型已成为推动产业智能化升级的核心力量。在这个竞争激烈的战场中&#xff0c;通用大模型和垂直大模型各自展现出独特的优势&#xff0c;引发了业界的广泛关注。那么&#xff0c;对于大模型的落地应用&#xff0c;谁将率先形成绝对优…