2022-2023学年高二物理竞赛课件：集成电路DAC的组成

集成电路DAC的组成 集成电路DAC的组成 1. 仅集成电阻网络和模拟开关。 2. 集成了电阻网络、模拟开关、参考电 源和输出运算放大器。 3. 除上之外，还集成了外围接口电路 ① 带输入缓冲器或锁存器 ② 带输入数据分配器 ③ 带输入串－并变换器 ④ 带输入FIFO 特点：为了克服模拟开关的导通电阻对DAC的转换精度的影响，引入了电流激励型DAC。用恒定电流源IREF，使注入各支路的电流为恒定值，模拟开关用电流开关，这种开关工作在放大状态，而不是工作在饱和状态，从而减小了开关转换的延迟时间，提高了工作速度。 电流激励型DAC 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 DAC的主要技术指标 分辨率是DAC的最小输出电压VLSB和满量程输出电压VFSR之比。VLSB是指输入的数字量为1时的输出电压，它等于输入数字量最低位发生变化时对应的输出电压的变化量，VFSR是指输入的数字量每一位都为1时的输出电压，也称为最大输出电压。对于n位的DAC 位数越多分辨率越高 一、分辨率 二、转换误差 失调误差 增益误差 非线性误差 转换误差包括由于参考电压偏离标准值、运算放大器零点漂移、模拟开关存在压降以及电阻阻值偏差等原因引起的误差。转换误差可以用VFSR的百分数表示，也可以用VLSB的倍数表示。如 表示转换误差为最小输出电压的一半，0.2%FSR则表示转换误差与满量程输出电压之比为0.2%。 三、转换速度 转换速度是指从输入数字信号变化，到输出电流或电压达到稳态值所需要的时间，也称作输出建立时间。通常，把建立时间大于300μs的DAC称为低速DAC、10～300μs的称为中速DAC、0.01～10μs的称为高速DAC、小于0.01μs的称为超高速DAC。 从DAC输入发生阶跃到 输出稳定在规定的误差 范围内所需的最大时间。 表8-1-1 几种集成DAC参数 型号 位数 建立时间 精度 说明 DAC0832 8 1μs 0.2%FSR 外接放大器，低功耗 AD7524 8 65ns ±0.2%FSR 高速 DAC-08 8 85ns ±0.1%FSR 高速 AD9768 8 5ns 0.075%FSR 超高速，内含参考电源 AD7520 10 500 ns 1/2LSB 中速 DAC-02 10 2μs ±0.1%FSR 中速、内含放大器 AD7848 12 2.5μs ±1%FSR 中速、内含FIFO AD7542 12 0.25μs ±0.1%FSR 高速 DAC1210 12 1μs 0.05%FSR ZD394MZ 14 3μs ±0.005%FSR 高精度 DAC-16 16 0.5μs ±0.5%FSR AD7546 16 10μs ±0.0125%FSR DAC1138 18 10μs 0.0002%FSR 高精度、内含参考电源 AD1862 20 0.35μs 串行输入、内含参考电源 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 7 Page:... text has been truncated due to evaluation version limitation. 6-1-4 集成DAC芯片的选择 首先要考虑转换精度和转换速度等参数，然后考虑如下几个方面： ① 输入数字量的特征：输入数字量的位数、编码方式、并行输 入还是串行输入，逻辑电平的高低(TTL、CMOS或ECL) 等。 ② 输出特性：电流输出或电压输出、输出模拟量的范围、驱动 负载的能力等。 ③ 参考电源的特征：如参考电源是内附还是外接、是恒定的还 是可变的、是双极性还是单极性等。 ④ 动态特性：如输入数字量的更新周期、数据能够保持的时间 、从数据输入到稳定输出所允许的延迟时间。 ⑤ 电源特性：如单电源供电或双电源供电、器件功耗等。 ⑥ 工作环境要求：环境温度、湿度要求，电源波动要求等。 ⑦ 数字接口特性：主要是与计算机连接时的接口要求和控制时 序的匹配要求等。 6-1-5 典型集成DAC应用举例 DAC0832原理图 DAC0832内倒T形网络 DAC0832双缓冲工作方式连接图和时序图 DAC0832单缓冲和直通工作方式 $