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Was ist ein D/A-Wandler?

D/A-Wandler – Grundkonfiguration 2 (Binäre Methode)

Ein Schaltkreis, der nicht gewandelte digitale Signale empfängt und verarbeitet, wird als binäres System bezeichnet.

D/A-Wandler – Grundkonfiguration 2(Binäre Methode) - Abbildung 1
1. Binäre Methode<Verwendung von Widerständen>

Binäre Systeme stellen der Schaltkreiskonfiguration gewichtete Daten bereit, wie im repräsentativen Beispiel eines R-2R-Leiterschaltkreises dargestellt.
R-2R-Leiterschaltkreise erscheinen als parallele Verbindungen von Widerstandswerten 2R von jedem Knoten, was den Strom pro Knoten halbiert.

1. Binäre Methode <Verwendung von Widerständen> - Abbildung 1
【R-2R-Leiter-DAC – Beispiel】

Das folgende Diagramm zeigt einen R-2R DAC mit 4-Bit-Auflösung
Dies ermöglicht die Erstellung kleinerer DACs mit einer Auflösung von bis zu 10 Bit (erforderliche Widerstände erfordern 3N für Nbit DAC und es sind weder ein Decoder noch große Switches erforderlich). In Kombination mit anderen Methoden sind Auflösungen von bis zu 14 Bits möglich.
Aufgrund der hohen relativen Genauigkeit, die für die Widerstände benötigt wird, kommt es jedoch zu einem Drawback (MOSFET-Größe). Außerdem sind Layout-Optimierungen (das R- und R2-Paar sind wichtig und der Widerstand MSR=A0 muss genau erstellt werden) erforderlich, um einen Betrieb mit hoher Präzision zu erreichen.

【R-2R-Leiter-DAC – Beispiel】- Abbildung 1
2. Binäre Methode <Verwendung von Kondensatoren>

Die konzeptuellen Diagramme unten zeigen das Konzept eines DAC unter Verwendung von Kondensatoren.
Dieser DAC muss während dem Wechsel verwendet werden.

2. Binäre Methode <Verwendung von Kondensatoren> - Abbildung 1
【DAC – Verwendung von 2NC Kondensatoren】

Im unten stehenden Diagramm ist ein 4-Bit-DAC mit Kondensatoren dargestellt. Egal welcher Switch (A0 bis A3) auf die linke Vref-Seite fällt, wird die Erreichung einer anderen Vout-Spannung ermöglichen. Sind beide Switches auf dem rechten Amp gleichzeitig eingeschaltet, geht die Beziehung mit der Ladung verloren, wodurch es notwendig wird, mithilfe von Zeitsignalen EIN-Zeit-Overlaps zu verhindern.
Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass die hohe relative Genauigkeit der Kondensatoren einen Betrieb mit hoher Präzision ermöglicht. Darüber hinaus wird der DC-Strom nicht in den Kondensatoren generiert, was einen niedrigen Stromverbrauch bei niedrigen Frequenzen ermöglicht, da nur der Amp-Strom fließt.
Der Nachteil besteht darin, dass durch das Laden/Entladen der Kondensatoren höhere Geschwindigkeiten nicht möglich sind. Außerdem ist bei niedrigen Geschwindigkeiten eine Aktualisierungsoperation erforderlich, um den Ableitstrom auszugleichen.

【DAC – Verwendung von 2NC-Kondensatoren】- Abbildung 1
【DAC –Beispiel mit Verwendung von 2NC-Kondensatoren(mit Aktualisierungskontrollel)】

4-Bit-DAC mit Aktualisierungskontrolle durch Kondensatoren

3. Binäre Methode <Verwendung von Widerständen und Kondensatoren>
【Widerstand-Kondensator-DAC vom gemischten Typ – Beispiel】

Ein DAC vom gemischten Typ mit einer Auflösung von 6 Bit kann mithilfe eines 3-Bit-Widerstands-String-DAC (links) und eines 3-Bit-Widerstands-DAC konfiguriert werden.
Die Spannung in den Widerständen der oberen Bits wird basierend auf den Daten des unteren Abschnitts gewichtet und kompensiert.
Die Möglichkeit, hohe Auflösungen zu erreichen, bietet einen entscheidenden Vorteil.

【Widerstand-Kondensator-DAC vom gemischten Typ】- Abbildung 1
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