什么是乘法DAC?

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tsinghuazhuoqing 发表于 2021/12/27 01:33:44 2021/12/27
【摘要】 01引言 在博文 DAC8830可以当做电位器来使用吗? 中给出了使用DAC8830完成参考电压信号 V ...

01引言

在博文 DAC8830可以当做电位器来使用吗? 中给出了使用DAC8830完成参考电压信号 V r e f V_{ref} Vref和DAC的输入转换数据 N c o d e N_{code} Ncode之间的乘法关系。从而可以使用DAC8830当做电位器来改变Vref信号的幅值。这类使用方式就是乘法DAC

在网页文章 What is a multiplying DAC? 中对乘法DAC的概念进行了详细的讨论。


02乘法DAC

乘法DAC(MDACs)输出的(电流)信号是给定的参考电压 V r e f V_{ref} Vref信号与DAC转换码 N c o d e N_{code} Ncode之间的乘积。 O D A C = V r e f × N c o d e O_{DAC} = V_{ref} \times N_{code} ODAC=Vref×Ncode

所有模数转换器都需要有一个参考电压( V r e f V_{ref} Vref),一般标准的DAC要求参考电压非常稳定,这样才能够正确完成数模转换。但是对于乘法DAC(MDAC)是一个低噪声精密的DA转换器,它可以使用变化的参考电压。这在DAC通常应用于测试、测量等应用场合,它可以提供低噪声 V r e f × I o u t V_{ref} \times I_{out} Vref×Iout

在下面的TI DAC8812数模转换器中一个通道的的等效电路 ,包括有电流驱动的 R − 2 R R - 2R R2R电阻阶梯网络。通过RFBX管脚提供精密内部匹配电阻与外部电流-电压转换运放相连输出转换电压。

▲ 图1. TI DAC8812中一个MDAC通道的等效电路图

▲ 图1. TI DAC8812中一个MDAC通道的等效电路图

通常情况下, 对于运放、模数转换器等器件 ,他们的输入、输出以及参考电压信号通常都会限制在器件的工作电源范围(0V-VCC)之内。但乘法DAC(MDAC)却可以例外,它可以使用比DAC器件工作电源(VCC)高得多的电压作为参考电压 V r e f V_{ref} Vref。外部的 V r e f V_{ref} Vref确定MDAC的输出电压范围,而不是工作电源Vcc。

MDAC与普通的固定参考电压的DAC之间的另外一个主要区别就是,通常MDAC输出的电流信号,而不是电压信号。通常可以通过电流-电压转换运放来提供电压输出。

下图给出了使用外部的运放与MDAC内部的匹配电阻组成I-V转换电路。

▲ 图2. MDAC外部的I-to-V转换运放,使用MDAC内部精密匹配的反馈电阻

▲ 图2. MDAC外部的I-to-V转换运放,使用MDAC内部精密匹配的反馈电阻

对于MDAC来说,它的另外一个特点就是电压参考管脚的组口保持恒定,即无论 V r e f V_{ref} Vref多大或者DAC输入数据怎样, V r e f V_{ref} Vref管脚的输入阻抗总是一致的。MDAC的输出阻抗则会随着转换数据而改变,输出电流保持与转换数据成比例。

对比图1,你可以利用基尔霍夫定理和欧姆定理计算出输出电流,以及 V r e f V_{ref} Vref处的等效电阻。

请注意,MDAC的输出电阻会随着转换数据的变化而改变,这对后面进行I-V转换的运放会带来一定的问题。通过RFBX管脚使得外部的运算可以连接使用到MDAC内部匹配的电阻,为了克服输出阻抗变化带来的影响,I-V转换运放需要有很低的输入偏置电压,由此可以提高输出的线性性。这是因为运放的配置电压会由于DAC的输出阻抗变化引起输出电压的误差


MDAC应用

MDAC可以应用到很多领域。比如,可以将固定的电压转换成幅度可调的模拟电压信号,近而可以产生变化的波形。使用MDAC也可以对交流信号进行极性和幅值的改变。相比于普通的DAC,MDAC的精度更高。主要生产MDAC芯片的厂商包括AD,TI半导体公司。

文章来源: zhuoqing.blog.csdn.net,作者:卓晴,版权归原作者所有,如需转载,请联系作者。

原文链接:zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/106070285

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