Como se sabe, hay dos tipos de DAC que utilizan la escala R-2R. Una es salida de tensión y otra es salida de corriente . El tipo de salida de voltaje tiene una impedancia de salida constante igual a R . El tipo de salida actual tiene una impedancia de salida dependiente del código de entrada. Entonces, ¿cómo la impedancia de salida depende del código de entrada? ¿Hay una función matemática, como $$ R_ {out} = f (n) $$ en la cual n es el código de entrada, para mostrar esto?
Refs:
La salida de una escalera R-2R de salida de corriente debe estar conectada a una tierra virtual, como la entrada inversora de una plataforma cuya entrada no inversora está conectada a tierra. Llame al administrador de comentarios R F .
Puede pensar en el circuito en general como "amplificando" el V REF fijo con una ganancia variable igual a
$$ A = - \ frac {R_F} {R_ {OUT}} $$
y
$$ V_ {OUT} = -V_ {REF} \ frac {R_F} {R_ {OUT}} $$
Sabemos que
$$ I_ {OUT} = \ frac {n} {2 ^ N} \ cdot \ frac {V_ {REF}} {R} $$
y
$$ V_ {OUT} = -R_F \ cdot I_ {OUT} = -R_F \ cdot \ frac {n} {2 ^ N} \ cdot \ frac {V_ {REF}} {R} $$
Es fácil establecer estas dos ecuaciones iguales entre sí y resolver para R OUT :
$$ - V_ {REF} \ frac {R_F} {R_ {OUT}} = -R_F \ cdot \ frac {n} {2 ^ N} \ cdot \ frac {V_ {REF}} {R} $ $
$$ R_ {OUT} = R \ frac {2 ^ N} {n} $$
Cuando el código de entrada es todo ceros, ninguna de las patas R-2R está conectada al nodo de salida, por lo que R OUT es infinito. Cuando el código de entrada es all-ones, R OUT es casi igual a R.
Sin embargo,realmente no importa, ya que como dijimos anteriormente, este nodo de salida debe estar conectado a una tierra virtual, por lo que R OUT está en paralelo con una impedancia que es efectivamente cero . Su valor real no tiene efecto en el resto del circuito.
Para utilizar una salida de voltaje R2R DAC o una salida de corriente R2R DAC correctamente , debe usarla de tal manera que la impedancia de salida de la DAC no importe .
Para la salida de voltaje DAC, es lo mismo que desea medir un voltaje dentro de un circuito. Desea utilizar una alta impedancia para medirla. Por lo tanto, en la salida de la salida de voltaje DAC, deseará conectar un amplificador de búfer de alta impedancia de entrada , ejemplo:
ParaelDACdesalidadecorriente,eslomismoquedeseamedirunacorrienteenuncircuito,quiereusarunaimpedancialomásbajaposibleparaquelacorrientepuedafluiratravésdeuncircuito.Impedanciaconlamenorcaídadetensiónposible.Aquídeseautilizarunamplificadordeentradadecorrienteounconvertidordecorrienteavoltaje.Esopuedeseruncircuitotansimplecomo:
Este circuito tiene una impedancia de entrada de casi cero ohmios. Multiplica la corriente de entrada por el valor de Rf y eso aparecerá en la salida como un voltaje.
El truco con el uso de tales circuitos es que elimina la influencia de la impedancia de salida (cambio en) de la red R2R. De esa manera, puede olvidarse de esa impedancia de salida y ya no presenta ningún error .
Si no no utiliza un DAC de R2R como expliqué, la impedancia de salida importará y se introducirán errores .
Por lo general, puede obtener errores razonablemente pequeños si hace que la impedancia de carga del R2R DAC sea significativamente más alta (para la salida de voltaje) o significativamente más baja (salida de corriente) que las resistencias utilizadas en la red. Entonces, si la red tiene resistencias de 100 kohm, para una tensión R2R, cárguela con 10 M ohm. Para una salida de corriente, cárguela con 1 kohm (por lo tanto, un factor 100 más grande / pequeño).
¡Pero las soluciones opamp son más precisas!
Creo que debería ampliar lo que dijo Fake Mustache sobre el diseño de baja frecuencia / DC para DAC:
En general, no se prefiere la etapa de salida opamp. Esto se vuelve cada vez más importante con el ancho de banda de la señal que desea generar.
Por ejemplo, consulte el esquema (p.1) de this periférico de radio definido por el software DAC'ing de alta velocidad.
La idea detrás de estos dispositivos es que el DAC se asienta en la placa base, y se usan tablas secundarias intercambiables para tomar la señal generada, filtrarla, mezclarla con algo de RF, amplificarla, etc. Eso significa que la señal tiene que viajar un poco y cruzar un conector antes de llegar al circuito analógico relevante. Aquí, la elección del diseño fue, por lo tanto, utilizar un DAC actual.
Las salidas analógicas del AD9777 DAC se alimentan directamente al conector de la placa hija:
Luego,enlaplacabase(hablemosde
vemosque
Porlotanto,elDACaquíseejecutaa100MS/s,loquesignificaqueyaesprudentenopensarenlaseñalcomo"corriente que fluye a través de una pieza de metal", sino en trazar las líneas diferenciales del DAC al conector como líneas de microondas. , es decir, microstrip, etc., y comprometerse con el hecho de que los campos alrededor de estos conductores transportarán la energía. En este escenario, los opamps capaces son difíciles de encontrar, más difíciles de obtener lineales y aún más difíciles de obtener lo suficientemente lineales como para no desperdiciar costosos bits DAC.
Por supuesto, un DAC para estas tasas se especifica con una impedancia de salida que permite una correcta impedancia de la línea de transmisión y un diseño de impedancia de terminación. Lo que también significa que para la terminación de 50 ohmios aquí utilizada, Analog garantiza las capacidades de conducción. De la hoja de datos AD9777, p. 46 :
Tenga en cuenta que la impedancia de salida del DAC AD9777 en sí es mayor de 100 kΩ y típicamente no tiene efecto en el Impedancia del circuito de salida equivalente.
por lo tanto, estamos más o menos en el caso donde "ok, tienes una impedancia de hundimiento en el rango de 100Ω, pero la impedancia de la fuente es mucho mayor, así que no te preocupes". Por supuesto, p. 47 también explica cómo puede utilizar un Opamp como búfer de salida:
Sin embargo, el texto menciona explícitamente las desventajas y las restricciones de diseño que esto tiene:
El rechazo en modo común (y distorsión de segundo orden) de esta configuración es típicamente determinada por la resistencia pareo. El amplificador operacional utilizado debe operar desde una fuente dual. ya que su salida es de aproximadamente ± 1.0 V. Un amplificador de alta velocidad, como el AD8021, capaz de preservar el diferencial El rendimiento del AD9777 al mismo tiempo que cumple con otro nivel del sistema Se recomiendan objetivos (por ejemplo, costo, poder).
Como los Opamps nunca son perfectos, infiere muchos problemas adicionales. Solo piense en la capacitancia parásita en la línea de realimentación, incluida la resistencia de 500 ohmios, o el hecho de que las resistencias y los pines del paquete tienen inductancia, que cambian la fase de una señal según la frecuencia de la señal ... de repente, su DAC de banda ancha tiene una -a diferencia del búfer plano, y un cambio que podría no ser trivial, para que no reduzca el ancho de banda a algo manejable.