Étape 1: DAC Basics

• identifier lorsque vous devez utiliser un DAC
• décrire les principales caractéristiques de tous les CED
• estimer la précision en petit-bit DAC
• évaluer les plans CAD

CAD bases

Ici, vous apprendrez ou rafraîchir votre mémoire sur les bases de la DAC.

Les valeurs numériques sont discrètes, gradins de valeurs qui ont clairement frontières délimitant les autres valeurs numériques. Pour exemple, les valeurs 1 et 2 sont des valeurs discrètes (bien qu’ils pourraient aussi être celles analogiques, mais plus sur cela plus tard), ce qui signifie qu’il n’y a pas de valeur entre la valeur 1 et la valeur 2. Ils peuvent être considérées comme similaire à la FFT de bacs. Regardez la figure ci-dessous pour voir comment discrètes valeurs sont utilisées dans un histogramme. Notez la ligne analogique qui délimite les fréquences de l’histogramme.
Quelques exemples de valeurs numériques peuvent être l’âge (en supposant que des limites de l’année), couleur des yeux, de niveau scolaire ou catégorique hauteur (c’est à dire court, moyen, grand vs 5'9 "ou 6'2").

Les valeurs analogiques sont continues, sur une ligne et incluent toutes les valeurs intermédiaires entre les deux points d’échantillonnage. Notez l’histogramme ci-dessous que la ligne analogique est lisse, tandis que la ligne numérique est boxy. Quelques exemples de valeurs continues comprend la tension et la hauteur.

Un DAC est un appareil qui prend des valeurs numériques, souvent en binaire et convertit ce nombre en une valeur analogique équivalente. Par exemple, la valeur RGB dans des moniteurs VGA attend une valeur analogique d’autour de 0 à 1V pour chaque couche de couleur, mais la plupart de GPU et de cartes graphiques fonctionnent sur des valeurs numériques (c’est à dire les bits binaires), donc la vidéo que RAMDAC convertit à partir d’une représentation binaire pixel, dire, 01100011 à une tension qui représente cette valeur au moniteur VGA.
Une autre utilisation commune d’un CED dans l’électronique et les microcontrôleurs est quand vous voulez prendre des échantillons numériques stockés et que convertir une onde sinusoïdale équivalente. Cela peut souvent être utile pour montrer des choses comme la tension ou courant au fil du temps de façon significative.

La plupart DAC ICs se multiplient CED, ce qui signifie que le DAC produit un signal de sortie qui est proportionnel au produit d’un niveau de référence d’entrée variable multiplié fois le code d’entrée numérique. Certains convertisseurs disposent d’une entrée de référence interne fixe qui est utilisée pour définir la plage de sortie analogique, tandis que d’autres soutiennent une entrée analogique externe. CED sont capables de produire la sortie unipolaire, c'est-à-dire un signal analogique de polarité unique ou bipolaires (valeurs positives et négatives). DACs unipolaires beaucoup prennent code binaire comme son entrée numérique avec DAC bipolaire prenant soit un décalage binaire, soit de deux compliment.

Caractéristiques principales

Lorsque le choix ou la construction d’un DAC vous devriez regarder pour un couple de primaire également du CAD pour avoir une idée de la façon dont le DAC se produiront dans votre environnement (ou ce que vous devez faire si vous construisez un à la main). La première étape consiste à déterminer la résolution. C’est facile. Résolution, σ, est le nombre de bits dans l’entrée numérique. Si votre DAC a quatre entrées binaires, puis la résolution de la DAC est 4bits.  Deuxièmement, établir votre tension de sortie maximale en calculant 2^σ • LSB où LSB est les bits les moins significatifs.

Le paramètre suivant à regarder est probablement le plus grand et le plus important. Pour faire court, il est appelé non-linéarité intégraleou INL. L’INL d’un CED décrit son écart entre l’idéal et la sortie réelle. Autrement dit, la déviation de frunction de transfert de la DAC d’une ligne droite, généralement mesurée à chaque étape analogique. La ligne droite peut être approchée à la fonction de transfert effectif. Deux types de lignes plus courants sont appelés meilleur ajustement et la ligne de point de terminaison. Dans tous les cas, l’INL est la distance maximale entre la ligne idéale et la fonction de transfert effectif. Faible au milieu de gamme DACs peut spécifier qu'une INL jusqu'à 16 tandis que les très bons (et intrinsèquement plus coûteux) peut offrir une INL d’environ 1. INL est formellement indiquée comme ceci :

INL = | [(V_c - V₀/ (V_LSB-idéal)] - c |
où
⇒ 0 < c < 2^N - 1
⇒ V_c est analogique valeur représentée par digicode d’entrée c
⇒ N est DAC la résolution en bits
⇒ V₀ est sortie minimale correspondant à 0 toutes les entrées
⇒ V_LSB-idéal est l’espace idéal pour 2 codes d’entrée adjacentes

En outre, pour déterminer la pente de la droite à travers les points de terminaison, vous pouvez utiliser :

m = (V_c-max - V₀₎/c_max

L' erreur de décalage est la tension de sortie lorsque l’entrée numérique est égale à zéro et reste constante pour toutes les valeurs d’entrée. L’erreur de décalage peut souvent être atténué par un réglage fin du circuit DAC. Erreur de gain est la différence entre la tension de sortie maximum idéal et la valeur maximale réelle de la fonction de transfert après avoir soustrait l’erreur de décalage. Erreur de gain modifie la pente de la fonction.

Pour l’essentiel, les caractéristiques d’un CED sont définies par sa tension de référence. Tension de référence du CAD de le, V_ref, définit le DAC de la tension de sortie maximale et définit également l’étape de tension par laquelle les changements de production en réponse à un 1LSB de transition à l’entrée. Autrement dit, une étape est égal à V_ref2^N.

Estimation de la précision DAC

Comme vous pouvez le voir sur le graphique, avec faible nombre bit input est incapables de produire un signal analogique avec la résolution pour afficher le signal continu. En supposant une référence 5V et prenant une entrée binaire 4 bits, l’analogique sortie serait convertie en 2⁴ = 16 marches de 0.3125V (313mV) chaque (5V/16). Pour obtenir un plus fine un contrôle affiné l’analogique sortie que vous devez utiliser le binaire d’ordre supérieur d’entrée comme, dire, 8 bits ou 16 bits ou nombres même 18 bits. Toutefois, vous ne pouvez vraiment prédire l’exactitude d’un CED en regardant sa résolution sur son propre parce que les autres sources d’erreur (mentionné ci-dessus) doivent prendre en considération.

Si notre convertisseur a une résolution de 8 bits, nous avons 2⁸ = 256 nombres binaires à travailler, ainsi que 256 étapes analogiques. Si le DAC est configuré pour générer de 0V à 00000000 et 5V à 11111111 puis chaque étape analogique est seulement 0.0195V élevé (1/256 * 5V). Comme vous pouvez sans doute conscience, augmentant la résolution peut être difficile lors de la génération de convertisseurs personnalisés.