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如何實現更高分辨率,更少的位三元DAC

電子設計 ? 來源:edn ? 作者:MICHAEL DUNN ? 2021-05-10 08:05 ? 次閱讀

當讀者和DI貢獻者Jim Brannan建議編寫他的base-3 DAC設計時,我感到非常高興。像Charlieplexing一樣,他的想法是利用三態輸出來從引腳中擰出更多的信息,而不僅僅是“ 0”和“ 1”!例如,一個四位的DAC理論上可以產生34(81)個電平,而不是通常的16個電平。五個位實際上將與常規的八位性能(243個電平)相匹配,盡管精確的實現可能會更多。比常規的二進制DAC困難,尤其是隨著分辨率的提高。

像往常一樣,我到處搜尋Google的現有技術,是的,發現有兩個頁面描述了類似的野獸。吉姆看了一眼,并決定他沒有什么要補充的,所以……沒有“設計理念”。但是我覺得這個概念還是值得宣傳的。吉姆也有自己獨特的方法。

在繼續之前,也許花點時間想象一下如何實現三元DAC。也許您會想出一個新的變體,然后再將下面的想法弄清楚。

好的,這是我自己的實現想法:

o4YBAGCY86uAdhV_AABNxgM_GMM617.png

圖1 具有中間電源基準的求和放大器實現了一個3基數DAC。

實際上,我最初的想法是在-VDD處輸入放大器的(+)輸入,但隨后我意識到一個浮動輸出將被拉向該負電源,可能鉗位在-0.7V,并且通常不起作用。VDD/ 2參考表示0,1,2狀態對應于0,Z,1輸出(“ Z”表示高阻抗和/或輸入模式)。

另一個硬件問題是,當輸入處于中軌時,某些微控制器可能會消耗過多的電源電流,因此請確認這不是問題,禁用數字輸入模式,或者使用可以設置為模擬輸入的引腳。

驅動三進制DAC將需要查找表或二進制到三進制的轉換例程。在大多數情況下,除非可以在一個寫周期內設置引腳模式和值,否則更改其設置后,DAC輸出就會出現毛刺。

吉姆(Jim)中止的“設計理念(Design Idea)”使用無源“ R-2R”型DAC,他編寫了軟件來搜索許多電阻器組合。無法創建完美的線性DAC,他的解決方案是使用查找表,并且性能有些不均勻。

喬什·鮑曼(Josh Bowman)在他的博客中描述了自己對3進制DAC的看法。結構為R-2R-ish,其中較小值的電阻器將電源分開,以生成中間電平的“ Z”值。

o4YBAGCY87iAFVJPAAA8T-ff2sA393.png

圖2 喬什·鮑曼(Josh Bowman)的無源三元DAC

如下所示,設計中存在冗余值,可以進行校準。

pIYBAGCY88yAV8bxAABgTgKc4DQ628.png

圖3原始和校準的INL性能

在此Arduino論壇上還討論了一些基于base-3的DAC設計,這些是上述設計的變體。

如果嘗試三元DAC實現,請在下面重新敘述您的經驗。我們希望知道這一點。記住,與所有這些簡單的DAC設計一樣,電源噪聲會傳遞到輸出。

編輯:hfy

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