Warum sollten wir DAC-ICs benötigen?

Bitte schauen Sie sich den Schaltplan unten an. Dies ist ein sehr einfacher resistiver Addierer, der mit jedem Standard gut funktioniert! (TTL, CMOS, ...) oder eine beliebige Spannung, die eingespeist wird. Auf der anderen Seite ist es extrem schnell, da es keine aktive Komponente enthält. Es besteht nur aus wenigen Widerständen, ist also sehr billig. Auf der anderen Seite gibt es keine Beschränkung für die Anzahl der Eingabebits (es kann leicht auf 32, 64 oder Hunderte von Bits erweitert werden).

Warum sollten wir DAC-ICs benötigen? Ich suche einen 32-Bit-Hochfrequenz-DAC. Solche Geräte sind nicht leicht zu finden und auch wenn sie gefunden werden, sind sie ziemlich teuer. Ich meine, was ist der Vorteil, für den ich bezahlen muss, um solche Geräte zu finden? Ich denke, es muss einen Vorteil geben, dass sie sich lohnen, gekauft zu werden. Das einzige, woran ich denken kann, ist die inhärente Verstärkung (zum Beispiel TTL -> 10 V oder so), aber dieses Ziel ist einfach mit jeder Art von Verstärkung erreichbar.

Sie haben genau das, was auf dem Gebiet als R-2R-DAC bekannt ist, eine der vielen verschiedenen Arten von häufig verwendeten Digital-Analog-Wandlertopologien. Sie haben Ihre eigene Frage beantwortet: Warum benötigen wir DACs, wenn wir diese DAC-Topologie haben? Weil es ein DAC ist!

R-2R-DACs eignen sich allein nicht als Allzweck-Digital-Analog-Wandler. Die Ausgangsimpedanz eines R-2R-DAC ist sehr hoch, was bedeutet, dass die Bandbreite schnell sehr begrenzt ist. Selbst einige zehn Picofarad-Kapazitäten am Ausgang verringern die effektive Bandbreite und verlängern die Einschwingzeit im MHz-Bereich. Dies gilt auch, wenn Sie die Ausgabe mit einem Opamp-Follower puffern - gut getrimmte Opamps weisen keine Sub-pF-Eingangskapazitäten auf, und die Reduzierung der R-2R-Leiterwiderstände erhöht den Stromverbrauch schnell bis zu einem Punkt, an dem er unannehmbar hoch ist . Verstehen Sie mich nicht falsch, es gibt R-2R-DACs mit sehr hoher Bandbreite auf dem Markt, aber diese Arten von Chips sind in einigen Bereichen in Generatoren für beliebige Wellenformen zu finden und sie haben einen kleinen Kühlkörper und einen Lüfter darüber .

Es gibt andere Kompromisse, die Sie mit anderen DAC-Topologien eingehen können. Zum Beispiel müssen Delta-Sigma-DACs keinen Präzisionspuffer-Ausgangs-Operationsverstärker haben und können daher auf sehr hohe Bittiefen (24-32 Bit) erweitert werden, wobei R-2R - aufgrund des Ausgangspuffer-Kriteriums - selten 12 Bit überschreitet . Die sukzessive Approximation ist eine andere verwendete Topologie, die von Natur aus ein Sample-and-Hold am Ausgang aufweist, das mit extrem niedriger Impedanz angesteuert werden kann (der gleiche Grund, warum umgekehrt SAR-ADCs eine sehr hohe Eingangsimpedanz haben können).

Was Sie dort haben, nennt man eine R2R-Widerstandsleiter. Die ICs, die Sie kaufen können, haben ein solches Netzwerk auch intern, aber da es integriert ist, ist es viel einfacher, die Genauigkeit zu gewährleisten. Lesen Sie in der Wikipedia nach, warum es so wichtig ist, genaue Widerstandswerte zu haben. Ich würde sagen, es ist fast unmöglich, die Genauigkeit von integrierten Schaltkreisen mit diskreter Hardware zu erreichen.

Außerdem verfügen viele DACs über serielle Schnittstellen, sodass Sie nicht so viele Pins von Ihrer MCU benötigen, um sie zu verwenden.

• Größe vs. Bit Auflösung (abhängig von der Architektur)
• Leistungsaufnahme (passiv, auch abhängig von der Architektur)
• Lasteffekte (Eingangs- / Ausgangsimpedanzen)
• Quantisierungsstufenpegel abhängig von angeschlossenen Geräten (siehe Lasteffekte)
• Präzision
• Richtigkeit
• Lärm
• Bandbreite abhängig von angeschlossenen Geräten (siehe Lasteffekte)
• Zu viele kritische Komponenten ...