電阻串DAC詳細(xì)解讀

首先回顧一下，電阻串 DAC 的較大局限性是與實(shí)現(xiàn)高分辨率和維持線性度有關(guān)的挑戰(zhàn)。如果不實(shí)施級聯(lián)電阻串或內(nèi)插放大器等巧妙設(shè)計技術(shù)，電阻串 DAC 所需的電阻器數(shù)量將隨分辨率的提高呈指數(shù)級增長。R-2R 可通過采用二進(jìn)制加權(quán)電阻器梯形結(jié)構(gòu)（如下圖所示）直接解決該問題。

DAC 的每一位分辨率都由 1 個由 R 電阻器、2R 電阻器以及 1 個開關(guān)組成的集合實(shí)現(xiàn)的，開關(guān)可在參考電壓與接地之間切換，能夠在輸出節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建一個分壓器。通常在硅芯片上有一個內(nèi)藏輸出緩沖器。如果您很難理解二進(jìn)制加權(quán)分壓器的工作原理，我建議您在?TINA-TI?中創(chuàng)建該電路，在這里您可仿真每個開關(guān)的位置。

R-2R DAC 在參考節(jié)點(diǎn)有不同的阻抗，因此，對于 DAC 輸出頻繁改變的應(yīng)用而言，需要一款參考緩沖器來防止參考建立時間影響 DAC 輸出建立時間。該緩沖器通常與輸出緩沖器一樣，整合在硅芯片上。然而在進(jìn)行任何設(shè)想之前，請務(wù)必參考器件產(chǎn)品說明書。

乘法 DAC (MDAC) 采用極為相似的拓?fù)?，其?shí)也是 R-2R 梯形結(jié)構(gòu)，不同之處在于可交換參考輸入節(jié)點(diǎn)與輸出節(jié)點(diǎn)的位置。這一變化使 R-2R 梯形結(jié)構(gòu)變成了一個分流器而不是分壓器。因此，需要一個跨阻抗輸出級將電流輸出轉(zhuǎn)化為電壓輸出。該緩沖器通常不包含在硅芯片上，但跨阻抗級所需的反饋電阻器包含在其上。在硅芯片上提供反饋電阻器有助于確保電阻器與其余 R-2R 梯形結(jié)構(gòu)在阻值與漂移性能方面的匹配。

不含輸出緩沖器可能似乎是 MDAC 的一大不足，但在很多方面這其實(shí)非常有好處。將放大器移到器件外面可實(shí)現(xiàn)極高的設(shè)計靈活性，能夠?yàn)橐蟛桓叩膽?yīng)用選擇成本較低的放大器，與全面集成型解決方案相比可節(jié)省資金。同時，在高性能系統(tǒng)中，這非常有益于使用強(qiáng)大純模擬流程制造的分立式放大器。

對于性能發(fā)展趨勢而言，R-2R 與 MDAC 架構(gòu)具有非常相似的屬性，我們將同步討論。

由于這些設(shè)計中的電阻器較少，因此我們可實(shí)施更多綜合微調(diào)方案實(shí)現(xiàn)極為強(qiáng)大的線性度。此外，由于微調(diào)電路也會占據(jù)空間，因此 R-2R 與 MDAC 封裝會比電阻串 DAC 封裝大一些。

在 R-2R 與 MDAC 設(shè)計中工作的開關(guān)數(shù)量取決于代碼。在某些情況下，DAC 的每個開關(guān)可能都必須隨下個代碼的增量而變化，這會產(chǎn)生比電阻串 DAC 更高的干擾能量。

R-2R DAC 與 MDAC 一些需要記住的事項(xiàng)：

優(yōu)異的 INL/DNL 性能；

中高干擾能量；

較大封裝。

R-2R 與 MDAC 幾乎可用于任何高性能應(yīng)用，包括工業(yè)可編程邏輯控制器、自動測量測試設(shè)備、高精度儀表以及各種其它應(yīng)用。由于 MDAC 不具備參考或輸出緩沖器，因此在中速應(yīng)用中也具有良好的使用效果，例如波形生成或 AC 衰減。