Paso 1: Conceptos básicos de CAD

• identificar cuándo necesitará usar un DAC
• describir las principales características de los DACs
• exactitud de la estimación en pequeño-bit DAC
• evaluar diseños CAD

Conceptos básicos de CAD

Aquí aprender o refrescar tu memoria sobre conceptos básicos de CAD.

Valores digitales son discretos, valores escalonados que tienen claros límites delinear de otros valores digitales. Por ejemplo, los valores 1 y 2 son valores discretos (aunque también podrían ser los análogos, pero más sobre esto más adelante) lo que significa que existen valores entre el valor 1 y la 2. Puede ser pensados de como compartimientos similares a FFT. Mire la figura a continuación para ver valores discretos cómo se utilizan en un histograma. Tenga en cuenta la línea analógica límites las frecuencias histograma.
Algunos ejemplos de valores digitales podrían ser la edad (límites de año asumiendo), color de ojos, grado de la escuela o categórica altura (es decir corto, medio, alto vs 5'9 "o 6'2").

Valores analógicos son continuos, en una línea e incluyen todos los valores intermedios entre cualquier dos puntos de muestra. Note que en el histograma más abajo que la línea analógica es lisa mientras que la línea digital es cuadrada. Algunos ejemplos de valores continuos incluye tensión y altura.

Un DAC es un dispositivo que toma valores digitales, a menudo en binario y convierte a ese número en un valor analógico equivalente. Por ejemplo, el valor RGB en monitores VGA espera un valor analógico de alrededor de 0 a 1V para cada canal de color, pero la mayoría GPU y tarjetas gráficas operan en valores digitales (es decir bits binarios), así que el video que RAMDAC se convierte en una representación de pixel binario, digamos, 01100011 a una tensión que representa ese valor al monitor VGA.
Otro uso común de un CAD de electrónica y microcontroladores es cuando quiere tomar muestras digitales almacenadas y convierte a una onda sinusoidal equivalente. Esto a menudo puede ser útil para mostrar cosas como voltaje o corriente con el tiempo de una manera significativa.

La mayoría de DAC de ICs se multiplican DAC, lo que significa que la CAD produce una señal que es proporcional al producto de un nivel de referencia de entrada variable multiplicado veces el código digital de entrada. Algunos DACs tienen una entrada de referencia interna fija que se utiliza para establecer el rango de salida analógica, mientras que otros soportan entrada analógica externa. DACs son capaces de producir salida unipolar, es decir, una sola polaridad analógica o bipolares (valores positivos y negativos). Muchos DACs unipolares toman código binario como entrada digital con DACs bipolares tomando un desplazamiento binario o valor de complemento de dos.

Principales características

Antes de seleccionar o construir un DAC debe buscar un par de characeristics primario de la DAC para tener una idea de cómo el CAD llevará a cabo en su entorno (o lo que tienes que hacer si usted está construyendo una a mano). El primer paso es determinar la resolución. Esto es fácil. Resolución, σ, es el número de bits de la entrada digital. Si su DAC tiene cuatro entradas binarias, la resolución DAC sería 4bits.  En segundo lugar, elaborar el voltaje máximo de salida mediante el cálculo de^σ 2 • donde LSB es el bits menos significativos LSB.

El parámetro siguiente a mirar es probablemente el más grande e importante. Se llama no linealidad integralo INL para abreviar. El INL de un DAC describe su desviación entre la salida real y la salida ideal. Es decir, la desviación de frunction de transferencia de la DAC de una línea recta, generalmente se mide en cada paso analógico. La línea recta se puede aproximar a la función de transferencia real. Se llaman dos tipos más comunes de líneas de mejor ajuste y la línea de punto final. En cualquier caso, el laboratorio nacional de Idaho es la distancia máxima entre la línea ideal y la función de transferencia real. Baja a media gama DACs puede especificar que un INL más de 16 muy buenos (e inherentemente más caros) puede ofrecer un INL de alrededor de 1. INL se especifica formalmente así:

INL = | [(V_c - V₀/ (V_LSB-IDEAL)] - c |
donde
⇒ 0 < c < 2^N - 1
⇒ V_c es análogo valor representado en código digital de entrada c
⇒ N es la resolución DAC en bits
⇒ V₀ es salida mínimo correspondientes a todos los 0 de entrada
⇒ V_LSB-IDEAL es el espacio ideal para 2 códigos de entrada adyacentes

Además, para determinar la pendiente de la línea a través de los puntos finales, puede utilizar:

m = (V_c-max - V₀₎/c_máx.

El error de offset es la tensión de salida cuando la entrada digital es cero y se mantiene constante para todos los valores de entrada. El error de offset a menudo puede ser mitigado por el circuito DAC ajuste fino. Error de ganancia es la diferencia entre el voltaje de salida máximo ideal y el valor máximo real de la función de transferencia después de restar el error de offset. Aumento de error cambia la pendiente de la función.

En su mayor parte, las características de un DAC se definen por su tensión de referencia. Tensión de referencia de la DAC, V_ref, establece el CAD también define el paso de voltaje por que los cambios de salida en respuesta a un 1LSB la transición en la entrada y de la tensión de salida máxima. En pocas palabras, un paso es igual a V_ref2^N.

Estimación de la precisión CAD

Como se puede ver en el gráfico, DAC con entrada bit número es incapaces de producir una señal analógica con la resolución para hacer la señal de continua. Suponiendo que una referencia de 5V y teniendo un binario de 4 bits de entrada, de salida la analógica se convertirían en 2⁴ = 16 pasos de 0.3125V (313mV) cada (5V/16 pasos). Para obtener un control de grano más fino la analógica salida que tendría que utilizar mayor orden binario de entrada como, decir, 8 bits o 16-bits o incluso de 18 bits números. Sin embargo, no se puede realmente predecir la exactitud de un DAC mirando su resolución por su cuenta porque otras fuentes de error (mencionadas arriba) deben tenerse en cuenta.

Si el convertidor tiene una resolución de 8 bits, tenemos 2⁸ = 256 números binarios para trabajar, junto con 256 pasos analógicos. Si el CAD está configurado para generar 0V en 00000000 y 5V a 11111111 entonces cada paso analógico es sólo 0.0195V alta (1/256 * 5V). Como usted probablemente puede realizar, aumento de resolución puede ser complicado cuando edificio DAC personalizada.