¿Por qué deberíamos necesitar DAC ICs?

Por favor, mire el esquema a continuación. ¡Este es un sumador resistivo muy simple que funciona bien con cualquier estándar! (TTL, CMOS, ...) o cualquier voltaje arbitrario que se alimenta a él. Por otro lado, como no tiene ningún componente activo, es extremadamente rápido. Está hecho de unas pocas resistencias, por lo que es muy barato. Por otro lado, no hay limitación para el número de bits de entrada (se puede ampliar fácilmente a 32, 64 o cientos de bits).

Entonces, ¿por qué deberíamos necesitar CIs DAC? Estoy buscando un DAC de alta frecuencia de 32 bits. Dichos dispositivos no se encuentran fácilmente y, si se encuentran, son bastante caros. Quiero decir, ¿cuál es la ventaja que debería pagar para encontrar tales dispositivos? Creo que debe haber alguna ventaja de que valen la pena comprarlos. Lo único en lo que puedo pensar es en su amplificación inherente (por ejemplo, TTL -> 10V más o menos), pero este objetivo simplemente se puede lograr con cualquier tipo de amplificación.

Lo que tiene allí es lo que se conoce en el campo como un DAC R-2R, uno de los muchos tipos diferentes de topologías de convertidor digital a analógico empleadas a menudo. Ha respondido a su propia pregunta: ¿por qué necesitamos DAC cuando tenemos esta topología de DAC? ¡Porque es un DAC!

Los DAC R-2R por sí solos no son excelentes como convertidor digital a analógico de uso general. La impedancia de salida de un R-2R DAC es muy alta, lo que significa que el ancho de banda será rápidamente muy limitado. Incluso unas pocas decenas de picofaradios de capacitancia en la salida reducirán el ancho de banda efectivo y aumentarán el tiempo de establecimiento en la región de MHz. Y esto es igualmente cierto si almacena la salida con un seguidor opamp: los opamps bien recortados no vienen en capacitancias de entrada sub-pF, y la reducción de las resistencias de escalera R-2R aumenta rápidamente el consumo de energía hasta el punto en que es inaceptablemente alto . No me malinterpreten, hay DAC R-2R de ancho de banda súper alto en el mercado, pero estos son los tipos de chips que se encuentran en generadores de formas de onda arbitrarias en algunos ámbitos, y tienen un disipador térmico y un ventilador encima. .

Hay otras compensaciones que puede hacer con otras topologías de DAC. Por ejemplo, los DAC delta-sigma no tienen un opamp de salida de buffer de precisión y, por lo tanto, pueden extenderse a profundidades de bit muy altas (24-32 bit), donde R-2R, debido al criterio de buffer de salida, rara vez supera los 12 bits. . La aproximación sucesiva es otra topología que se usa, que inherentemente tiene una muestra y retención en la salida que puede ser conducida con una impedancia extremadamente baja (la misma razón por la cual los ADC SAR pueden tener una impedancia de entrada muy alta).

Lo que tienes allí se llama escalera de resistencia R2R. Los circuitos integrados que puede comprar también tienen dicha red internamente, pero como está integrada, es mucho más fácil garantizar la precisión. Vea la entrada de Wikipedia sobre por qué es tan importante tener valores de resistencia exactos. Yo diría que es casi imposible lograr la precisión de los circuitos integrados con hardware discreto.

Además, muchos DAC tienen interfaces seriales, por lo que no necesita tantos pines de su MCU para usarlos.

• Tamaño frente a bits de resolución (depende de la arquitectura)
• Consumo de energía (pasivo, también depende de la arquitectura)
• Efectos de carga (impedancias de entrada / salida)
• Nivel de pasos de cuantización dependiente de los dispositivos conectados (ver efectos de carga)
• Precisión
• Exactitud
• ruido
• Ancho de banda dependiente de los dispositivos conectados (ver efectos de carga)
• Demasiados componentes críticos ...