EDN China > 技术文章 > 模拟设计 > 运放与功放 > 正文
? 2016博客大赛-不限主题,寻找电子导师,大奖升级??

了解D/A转换器的架构

来源:今日电子 /作者:James Caffrey?? 2006年08月11日 ?? 收藏0
?????? 数模转换器(D/A)在许多应用中起着重要的作用。了解常用D/A架构及相关的权衡折衷方法,将有助于您针对某项具体应用选择最为合适的D/A。

  常用D/A架构  

  从概念上讲,最简单的D/A采用的是二进制加权架构,在该架构中,将n个二进制加权元件(电流源、电阻器或电容器)进行组合以提供一个模拟输出(n = D/A分辨率)。这种架构虽然最大限度地减少了数字编码电路,但MSB和LSB加权之间的差异却随着分辨率的增加而增大,从而使得元件的精确匹配变得很困难。采用该架构的高分辨率D/A不仅难以制造,而且还对失配误差很敏感。 

  开尔文分压器 

  

开尔文分压器

图1? 开尔文分压器

  开尔文分压器架构由2n个等值电阻器组成,与二进制加权法相比,这种架构简化了匹配处理(见图1)。电阻器具有相等的阻值,因此必须对输入进行编码。输出是通过对2n个开关中的一个进行解码以便将其接入电阻器串的某一特定位置的方法来决定的。  

??????

该架构的优点是其所具有的完全单调、电压输出和低干扰(因为在每个代码变换过程中只有两个开关处于操作状态)特性。如果所有的电阻器都具有相同的阻值,它还将是线性的。一种相关的电流输出架构采用2n个并联于一个基准电压与虚拟地之间的电流源。  

?????? 这种架构的主要缺点是它需要大量的电阻器和电流源。对于8位以上的分辨率,该架构在外形尺寸和匹配方面的劣势令人望而却步。不过,虽然不适用于较高的分辨率,但此类被称为“全解码型”的架构常被用作更加复杂的“分段式”D/A的积木式部件。

  分段式D/A  

  分段式架构可被用于电流输出和电压输出D/A。可以对开尔文分压器电路中的解码电阻器两端的电压做进一步的细分以构成一个电压分段式D/A。这种电压的细分能够通过增设第二个开尔文分压器电路(在这种场合,该架构被称为开尔文-华莱分压器)或采用一种不同的架构来实现(见图2)。

分段式D/A

图2? 分段式D/A

?????? 只要每个单独的分段是单调的,则整个D/A的输出都将保持单调。由于单独的分段具有较低的分辨率,所以容易实现单调性。   

?????? 分段式架构所带来的额外好处是所需电阻器数量的减少(对于给定的分辨率而言)以及硅片尺寸的压缩。因此,对高分辨率D/A进行分段是司空见惯的做法。其总体线性度仍然由电阻器匹配来决定。?

????R-2R型D/A

???? R-2R型(即梯形网络)架构简化了电阻器匹配要求,因为当转换系数为2:1时只需要两个电阻器值。R-2R型架构可被用作一个电压模式或电流模式D/A。

???? 电流模式

???????大多数R-2R电流模式架构基于图3a所示的电路。一个外部基准被施加于Vref引脚。R-2R梯形网络将输入电流分割成二进制加权电流。  

?????? 根据数字输入的不同将这些电流导引至节点1或节点2。电流输出节点通常与一个被配置为电流-电压转换器的运算放大器相连。出于匹配的原因,运算放大器反馈电阻器常常被集成在D/A芯片上。  

?????? 开关始终处于地电位,而且,其额定电压并不影响基准额定电压。如果开关被设计成能够在两个方向上传输电流,则可将一个AC信号用作基准,从而形成一个复用D/A。Vref的输入阻抗是恒定的,且与R相等。  

???????该架构的缺点是由运算放大器所引起的反相以及复杂的运算放大器稳定性问题,其原因是D/A输出阻抗会随数字输入的变化而变化。由于开关直接与输出相连,因此电流模式操作还会导致更加严重的干扰。


上一页12下一页
?? ?? ??


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友
?? ??

DAC? 转换器? 架构?

相关文章

我来评论
美国的游客
美国的游客 ??? (您将以游客身份发表,请登录 | 注册)
?
有问题请反馈