电阻阵列DAC,电阻阵列DAC基本原理是什么?

电阻阵列DAC,电阻阵列DAC基本原理是什么?

随着通信、多媒体技术和图像处理技术的快速发展，数字信号处理中的数模转换器(Digital-Analog Converter，即DAC)被广泛应用于数字无线系统、通信、计算机、高精度成像系统和视听系统，而数字信号处理的各种数字信号，最终要通过数模转换技术，变为可输出的模拟信号。数模转换器的好坏直接影响整个系统的性能。由于数字信号处理技术的飞速发展，要求DAC具有足够高的数据处理速度和足够高的精度。然而，考虑到芯片的实际应用，在不损失电路性能的前提下，降低成本便成为首要任务。在∑-△型DAC高成本的不利因素下，各式各样的DAC都为了降低成本，提高精度而努力。

基本原理：

电阻列阵DAC又称为权电阻网络DAC。如图，它由模拟开关S、权电阻网络、求和放大器和参考电压Vref组成。

模拟开关S受输入二进制码do,di,d2,d3控制。当di=1时，S，将权电阻网络中相应的电阻和参考电压Vref接通，有支路电流Ii流向求和放大器;当di=0时，S*将权电阻网络中相应的电阻接地，支路电流为0。权电阻网络由4个按二进制规律排列的电阻23R，22R，21R, 20R组成，所有电阻的一端接在运算放大器的反相端，另一端分别与相应的模拟开关相连。最高有效位(MSB)的权电阻RMSB为R，最低有效位(Least Significant Bit缩写为“B)的权电阻RLSB=23R。也就是说，二进制权码的位权越大，对应的权电阻越小。

下面对转换输出模拟电压Vom与输入数字量d。之间的关系进行定量的分析。当输入二进制码中某位di=1时，开关Si接至参考电压Vref，由于运放为理想运放，反相端虚地电位为零，这时电阻支路中的电流为:

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当输入二进制码中某位di=0时，S;开关接地，Ii=0。因此，可得出对应于第i位数字量到模拟量的转换表达式为:

根据运放虚断原理，运放的输入不取电流，所以有:

因为RF=R/2，代入上式得

进一步推广到当n位权电阻网络DAC,当反馈电阻RF为R/2时，输出电压为

从上式可以看出DAC输出的模拟电压正比于输入的数字量Dn，实现了从数字量到模拟量的转换。当Dn=0时，Vo=O，当D_=111...11时，

所以可以得出DAC输出巧的最大变化范围为:

权电阻网络型DAC的精度取决于参考电压Vref、模拟开关Si、运算放大器及各权电阻的精度。为了保证精度，网络中每个权电阻的阻值都要很精确。但权电阻解码网络中阻值范围太宽，最高位电阻RMSB与最低位电阻RLSB之比为1:2N-1，即当N=11时，其比值为1:1024。若RMSB=2kO, RisB=2.048MO。一般利用集成工艺制造如此大的阻值是很困难的，从产品成本控制上也不允许。