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ESEMPI DI ARCHITETTURE DI DAC

ESEMPI DI ARCHITETTURE DI DAC. +. -. DAC A RESISTENZE PESATE. -V REF. S 2. S n. S 3. S 1. D 1. D 3. D n. D 2. V 0. R. 2R. 4R. 2 n-1 R. R/2. D 1 , D 2 , D 3 - INGRESSO DIGITALE. USCITA ANALOGICA. Caso di DAC a n=10 bit : se R=5k  2 n-1 R=2.5M !.

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ESEMPI DI ARCHITETTURE DI DAC

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Presentation Transcript

  1. ESEMPI DI ARCHITETTURE DI DAC

  2. + - DAC A RESISTENZE PESATE -VREF S2 Sn S3 S1 D1 D3 Dn D2 V0 R 2R 4R 2n-1R R/2 D1, D2 ,D3 - INGRESSO DIGITALE USCITA ANALOGICA Caso di DAC a n=10 bit : se R=5k 2n-1R=2.5M ! Configurazione limitata a n < 8

  3. + - ERRORI DI LINEARITA’ DIFFER. E INTEGR. • Dipendono da : • resistenze serie degli interruttori • tensione VDSon ai capi dell’interruttore MOSFET • non perfetto rapporto tra le resistenze (R, 2R, 4R,…, 2n-1R) -VREF S3 Sn-1 VDSon 2n-1R 4R R/2

  4. ALTRI ERRORI • La corrente erogata dal generatore VREF dipende dal codice di ingresso ERRORE DI SOVRAPPOSIZIONE. RREF - V D1 D3 Dn D2 VREF + R + 2R V0 2n-1R 4R - R/2 Tensione effettiva diversa al variare del codice D1D2…Dn • Errori introdotti dalle non-idealità dall’operazionale (Ibias, Voffset, ecc.)

  5. + + V0 Q1=VinC1 + - - - C2 C1 Vin Vin Q2=VinC1 V2=Q2/C2 DAC A CAPACITA’ PESATE -VREF S2 S3 Sn S1 D1 D3 Dn D2 V0 4C 2C 2n-1C C 2C D1, D2 ,D3 - INGRESSO DIGITALE

  6. + - CONVERTITORI DAC a SCALA R-2R R R R VREF 2R 2R 2R 2R 2R D2 Dn D1 D3 1 0 1 0 1 0 1 0 V0 R D1, D2 ,D3 …Dn – PAROLA DIGITALE DA CONVERTIRE MSB LSB

  7. + - RESISTENZE MOSTRATE DA UNA RETE A SCALA R-2R • Resistenze verso massa a dx dei nodi sempre uguali a 2R qualunque sia il codice 2R 2R 2R R R R VREF 2R 2R 2R 2R 2R D1 Dn-2 Dn-1 Dn 1 0 1 0 1 0 1 0 V0 Terra reale R Terra virtuale

  8. RAMI CON CORRENTI A PESO BINARIO VREF R R R 2R 2R 2R 2R 2R D2 Dn D1 D3 1 0 1 0 1 0 1 0

  9. + - FUNZIONE DI TRASFERIMENTO R R R Vref 2R 2R 2R 2R 2R D2 Dn D1 D3 1 0 1 0 1 0 1 0 V0 R D1, D2 ,D3 …Dn – INGRESSO DIGITALE

  10. ALTRE CARATTERISTICHE • Assenza di errori di sovrapposizione Itot =I1+I1, sempre uguale qualunque sia il codice R R R 2R 2R 2R 2R 2R Vref Dn D3 D2 D1 • Giocano un ruolo le resistenze di on dei deviatori, l’accuratezza di Vref e l’offset dell’operazionale.

  11. + - CONVERTITORI DAC a SCALA 2C-C 2C 2C 2C VREF C C C C C D2 Dn D1 D3 1 0 1 0 1 0 1 0 V0 2C D1, D2 ,…Dn – PAROLA DIGITALE DA CONVERTIRE

  12. D1D2D3 Int.chiusi 000 1,9,13 001 2,9,13 010 3,10,13 011 4,10,13 100 5,11,14 101 6,11,14 110 7,12,14 111 8,12,14 DAC a PARTITORE DI TENSIONE -VR R 8 12 R 7 14 R 6 11 R 5 + V0 R 4 - 10 R 3 13 R 2 9 R 1 D2 D1 MSB D3 LSB BIT di CONTROLLO 1 LSB

  13. PROPRIETA’ del DAC a PARTITORE • Intrinseca MONOTONICITA’ della conversione • Numero di bit limitato a ~12 (resistori di valore elevato che occupano grande area) • Errori dovuti a Ibias dell’operazionale e perdite degli interruttori

  14. 1 LSB DAC a USCITA BIPOLARE • I DAC possono essere resi bipolari, con l’uscita analogica che assume sia valori positivi che negativi, mediante semplici accorgimenti circuitali. +VR • DAC a partitore resistivo: R 8 12 R 7 14 R 6 11 R 5 + V0 R 4 - 10 R 3 13 R 2 9 R 1 -VR

  15. + - DAC a SCALA R-2R con USCITA BIPOLARE R R R -VREF 2R 2R 2R 2R 2R D2 Dn D1 D3 1 0 1 0 1 0 1 0 V0 R 2R VBIAS = VREF

  16. CODICI per DAC BIPOLARI Uscita 7/8 VFS 0111 0111 1111 0110 0110 3/4 1110 0101 0101 5/8 1101 0100 0100 1/2 1100 0011 0011 3/8 1011 0010 0010 1/4 1010 Stessocodice Codice complementare 0001 0001 1/8 1001 1000 0000 0000 +0 assente 1000 1001 1111 -0 1010 1110 -1/8 0111 1011 1101 -1/4 0110 1100 1100 -3/8 0101 1101 1011 -1/2 0100 1110 Codice complemento a 1 1010 -5/8 0011 1111 1001 -3/4 0010 1000 -7/8 0001 -8/8 VFS 0000 Codice segno-valore Codice binario traslato

  17. + - DAC MOLTIPLICATORI • Variano sia Vref che la parola digitale D1D2…Dn Vref R R R 2R 2R 2R 2R 2R D2 Dn D1 D3 V0 R D1, D2 ,D3 …Dn – INGRESSO DIGITALE MOLTIPLICAZIONE

  18. TIPI DI MOLTIPLICATORI Vref D1, D2 ,D3 …Dn – INGRESSO DIGITALE Si possono avere moltiplicatori a 1 quadrante (Vref e codice unipolari), a 2 quadranti (Vref o codice bipolari), a 4 quadranti (Vref e codice bipolari).

  19. ESEMPI DI APPLICAZIONE DEI DACe/o delle loro parti costitutive

  20. + - AMPLIFICATORE A GUADAGNO VARIABILE DIGITALMENTE (DAC 0830 datasheets) Chiusura della retroazione R R R VREF 2R 2R 2R 2R 2R D2 Dn D1 D3 1 0 1 0 1 0 1 0 V0 Parola digitale che definisce il guadagno R Ingresso del segnale analogico VIN

  21. + - AMPLIFICATORE A GUADAGNO VARIABILE DIGITALMENTE R R R VREF 2R 2R 2R 2R 2R D2 Dn D1 D3 1 0 1 0 1 0 1 0 V0 R VIN

  22. ESPRESSIONE del GUADAGNO DELL’AMPLIFICATORE • Uguagliando le due correnti … : • … si ottiene il guadagno dell’amplificatore : Con DAC a 8 bit, si ottiene un amplificatore con –1<G<-256 a passi unitari. Codice 00000… non ammesso!

  23. RX Rmax VR RX V RY RESISTENZE VARIABILI e POTENZIOMETRI A B Resistore variabile0 < Rx < Rmax Simbolo circuitale Vite senza fine Partitore variabile A B Esempio di realizzazione

  24. VA R 8 VA 12 R 7 14 R 6 V0 11 R 5 V0 R 4 10 R 3 13 2 R 9 R 1 VB D2 D1 D3 VB POTENZIOMETRI DIGITALI

  25. POTENZIOMETRI DIGITALI : VANTAGGI e SVANTAGGI Vantaggi: • Assenza di usura meccanica; Insensibilità alle vibrazioni • Tempi di regolazione più rapidi • Facilità e certezza di riproduzione della posizione del “cursore” • Si integrano bene con sistemi a microcontrollore Svantaggi: • Limitate tensioni applicabili

  26. CONTROLLO DIGITALE DEL GUADAGNO POTENZIOMETRO DIGITALE B A RA RB VIN D1…D2 - + GUADAGNO VARIABILE DIGITALMENTE Il guadagno varia in modo quasi logaritmico al variare del codice digitale

  27. CONTROLLO PROGRAMMABILE dei TONI C1 R1 R1 RDAC1 - VIN VU C2 + R2 R2 RDAC2

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