Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Podstawy układów DAC: w pogoni za perfekcją

ghost666 04 Wrz 2013 10:29 2370 0
  • Podstawy układów DAC: w pogoni za perfekcją


    Jakkolwiek większość projektantów układów scalonych obraziłaby się, za taką definicję, karta katalogowa dowolnego układu scalonego posiada jeden zasadniczy cel. Celem tym jest opisanie i wytłumaczenie użytkownikowi w jaki sposób konkretny układ "odstaje" od idealnego układu tego typu. Gdyby projektantom udało się zaprojektować i wykonać dowolny układ scalony - na przykład wzmacniacz operacyjny - to karty katalogowe nie byłyby w ogóle potrzebne. Wszyscy wiemy jakimi wartościami cechuje się idealny, modelowy wzmacniacz operacyjny - nieskończone wzmocnienie w otwartej pętli sprzężenia, nieskończona impedancja wejściowa etc. Niestety - życie nie jest takie proste...

    Jako że jest to pierwszy artykuł z serii "Podstawy układów DAC", autor tego cyklu Kevin Duke wraz z swoim kolegą Tonym postanowili zacząć od prostego wprowadzenia do cech, jakimi charakteryzuje się idealny konwerter cyfrowo-analogowy (DAC). Scharakteryzowanie modelu tego układu, zanim zajmiemy się bardziej kompleksowymi zagadnieniami, pomoże w ich zrozumieniu. Wykres poniżej pokazuje typową funkcję przejścia idealnego przetwornika DAC, a także wymienia parametry które omówimy w dalszej części artykułu.

    Podstawy układów DAC: w pogoni za perfekcją


    Zasadniczą cechą przetwornika danych - czy jest to przetwornik DAC czy ADC (analogowo-cyfrowy) - jest jego rozdzielczość. Dla układów DAC, rozdzielczość określa liczbę bitów dostępnych w domenie cyfrowej, odzwierciedlanych jako wyjście sygnału analogowego. Znając rozdzielczość możemy obliczyć liczbę kodów, czyli dyskretnych poziomów sygnału wyjściowego, którą da się wygenerować przy wykorzystaniu tego układu. Liczbę kodów opisuje następująca zależność:

    Podstawy układów DAC: w pogoni za perfekcją


    Poziom napięcia odniesienia przyłożony do przetwornika jest niezwykle istotny, niezależnie czy jest to napięcie odniesienia stabilizowane wewnętrznie czy zewnętrznie. Przetwornik jest tylko tak dobry, jak dobre jest jego napięcie odniesienia. Szum czy dryft napięcia odniesienia będzie widoczny na wyjściu układu. Napięcie odniesienia i jego wpływ na działanie przetwornika DAC zostanie dokładnie omówione w jednym z kolejnych artykułów cyklu.





    Dla przetwornika DAC napięcie odniesienia ustala zakres i wielkość kroku od kodu do kodu. Wartość zmiany sygnału wyjściowego od kodu do następnego kodu bardzo często określana jest jako LSB, od najmniej znaczący bit (ang. “least significant bit weight”). Znając liczbę kodów oraz wartość napięcia odniesienia możemy obliczyć wartość kroku na LSB. W idealnym przetworniku DAC LSB wyniesie da się opisać wzorem:

    Podstawy układów DAC: w pogoni za perfekcją


    To trochę bardziej skomplikowane, ale pamiętać należy że tak na prawdę z n bitów doliczyć możemy do 2^n-1. Jeśli jest to dla Was nie oczywiste, to zastanówcie się nad sytuacją dla dwóch bitów. Liczymy - 0, 1, 2 i 3, ale już nie 4 (2^2). Ta prosta arytmetyka jest spójna także z elektroniczną konstrukcją przetwornika DAC, jednakże tym zajmiemy się w przyszłości. Zatem pełen zakres przetwornika DAC może być wyznaczony wzorem:

    Podstawy układów DAC: w pogoni za perfekcją


    Zatem funkcja przejścia układu wygląda następująco:

    Podstawy układów DAC: w pogoni za perfekcją


    Należy zapamiętać zatem podstawowe właściwości idealnego przetwornika DAC:

    * Wyjście rail-to-rail względem napięcia odniesienia. Pełny zakres wyjściowy wynosi od zera do Vref-1LSB
    * Różnica w sygnale wyjściowym pomiędzy dwoma sąsiednimi kodami zawsze wynosi 1 LSB
    * Nie występują "brakujące kody", a wyjście jest w pełni monotoniczne
    * Natychmiastowe przejście z kodu do kodu

    W kolejnych artykułach tego cyklu wytłumaczone zostanie jak przetworniki rzeczywiste DAC różnią się od opisanego idealnego moduelu.
    Źródła:
    http://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive...dac-essentials-the-pursuit-of-perfection.aspx


    Fajne! Ranking DIY