da_what6(D/Aコンバータの基本形2_バイナリ方式)

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什麼是D/A轉換器? 基本類型2(二進位方式)

 

直接接收數位值,並開始運作的電路模式稱為二進位方式。

D/A轉換器基本類型2(二進位方式) - 圖1

1. 二進位方式 <使用電阻時>

採用二進位方式時,在組成電路之際,將加權計算數據資料。代表範例有下圖R-2R梯狀電路。
R-2R梯狀電路不論從哪一端點來看,都會看到電阻值2R並聯相接,因此每1個端點的電流值只有一半。

1.二進位方式<使用電阻時> - 圖1

【R-2R梯狀DAC範例】

下圖為擁有4bit解析度的R-2R梯狀DAC。
優點有解析度10bit時,只有小面積就能做出DAC(為Nbit的DAC時,必要電阻為3N個,開關也應變大,但不需要設置解碼器),和其他方式組合後,可望達到14bit。
至於缺點,則是電阻要求的精度比較高,因此為了達到高精度,就必須在開關(MOSFET的尺寸)和配置上下一些工夫(R和2R必須成對,尤其是MSB側=A0側時,電阻精度不可過低)。

【R-2R梯狀DAC範例】- 圖1

2. 二進位方式 <使用電容器時>

下圖為使用電容器的DAC時,應如何配置的概念圖。 此DAC必須邊使用邊切換開關。

2.二進位方式<使用電容器時> - 圖1

【使用2NC電容器的DAC範例】

下圖為使用電容器的4bit解析度DAC範例。 A0~A3其中一個開關往Vref切,就能獲得不同的Vout電壓。此時,位於放大器右邊的二個開關,同時切為ON時,將造成儲存電荷的平衡狀態崩壞,必須避免在ON時間內,因為時脈信號而發生重疊現象。
優點為電容器精度比較高,較易取得高精度,且由於電容器不會產生直流電流,在低頻率狀況下,僅放大器消耗電流,耗電量並不高。
缺點則是電容器無法高速充電、放電,會保持低速並補足漏電流,必須不斷刷新。在控制刷新時,必須在刷新過程中設法維持住輸出電壓。

【2NCキャパシタを用いたDAC例】- 図1

【使用2NC電容器的DAC(有控制刷新)範例】

使用能控制刷新的電容的4bit解析度DAC。

3. 二進位方式 <使用電阻-電容器時>

【電阻-電容器混合型 DAC範例】

電阻串DAC部分(左邊)為3bit,電容器DAC部分也是3bit,組合後成為整體6bit解析度的混合型DAC。
將上半部位元電阻間的電壓加上下半的資訊加權內插。
優點為可得到高解析度。

【電阻-電容器混合型 DAC範例】- 圖1

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