電阻陣列DAC,電阻陣列DAC基本原理是什么?

隨著通信、多媒體技術和圖像處理技術的快速發展，數字信號處理中的數模轉換器(Digital-Analog Converter，即DAC)被廣泛應用于數字無線系統、通信、計算機、高精度成像系統和視聽系統，而數字信號處理的各種數字信號，最終要通過數模轉換技術，變為可輸出的模擬信號。數模轉換器的好壞直接影響整個系統的性能。由于數字信號處理技術的飛速發展，要求DAC具有足夠高的數據處理速度和足夠高的精度。然而，考慮到芯片的實際應用，在不損失電路性能的前提下，降低成本便成為首要任務。在∑-△型DAC高成本的不利因素下，各式各樣的DAC都為了降低成本，提高精度而努力。

基本原理：

電阻列陣DAC又稱為權電阻網絡DAC。如圖，它由模擬開關S、權電阻網絡、求和放大器和參考電壓Vref組成。

模擬開關S受輸入二進制碼do,di,d2,d3控制。當di=1時，S，將權電阻網絡中相應的電阻和參考電壓Vref接通，有支路電流Ii流向求和放大器;當di=0時，S*將權電阻網絡中相應的電阻接地，支路電流為0。權電阻網絡由4個按二進制規律排列的電阻23R，22R，21R, 20R組成，所有電阻的一端接在運算放大器的反相端，另一端分別與相應的模擬開關相連。最高有效位(MSB)的權電阻RMSB為R，最低有效位(Least Significant Bit縮寫為“B)的權電阻RLSB=23R。也就是說，二進制權碼的位權越大，對應的權電阻越小。

下面對轉換輸出模擬電壓Vom與輸入數字量d。之間的關系進行定量的分析。當輸入二進制碼中某位di=1時，開關Si接至參考電壓Vref，由于運放為理想運放，反相端虛地電位為零，這時電阻支路中的電流為:

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當輸入二進制碼中某位di=0時，S;開關接地，Ii=0。因此，可得出對應于第i位數字量到模擬量的轉換表達式為:

根據運放虛斷原理，運放的輸入不取電流，所以有:

因為RF=R/2，代入上式得

進一步推廣到當n位權電阻網絡DAC,當反饋電阻RF為R/2時，輸出電壓為

從上式可以看出DAC輸出的模擬電壓正比于輸入的數字量Dn，實現了從數字量到模擬量的轉換。當Dn=0時，Vo=O，當D_=111...11時，

所以可以得出DAC輸出巧的最大變化范圍為:

權電阻網絡型DAC的精度取決于參考電壓Vref、模擬開關Si、運算放大器及各權電阻的精度。為了保證精度，網絡中每個權電阻的阻值都要很精確。但權電阻解碼網絡中阻值范圍太寬，最高位電阻RMSB與最低位電阻RLSB之比為1:2N-1，即當N=11時，其比值為1:1024。若RMSB=2kO, RisB=2.048MO。一般利用集成工藝制造如此大的阻值是很困難的，從產品成本控制上也不允許。