DAC 유형:디지털-아날로그 변환기 ICS의 기본

DAC의 종류, 신호는 일반적으로 디지털 신호와 아날로그 신호의 주요 그룹으로 분류됩니다. 그리고 각 통화에는 다양한 유형의 응용 프로그램이 있습니다. 예를 들어, 전원 스위치 및 연산 증폭기와 같은 아날로그 전자 장치는 아날로그 신호를 사용합니다. 반대로 디지털 신호는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 플립플롭, 논리 게이트와 같은 디지털 전자 장치에 있습니다.

두 신호의 더 나은 기능을 위해 항상 두 신호의 더 나은 기능을 위해 두 신호를 한 형식에서 다른 형식으로 변환해야 합니다. 그래서 우리는 아날로그-디지털 변환기(ADC) 또는 디지털-아날로그 변환기를 사용합니다.

오늘날 우리의 초점은 D/A 또는 D2A라고도 하는 디지털-아날로그 변환기(DAC)입니다.

DAC(디지털-아날로그 변환기)란 무엇입니까?

DAC(Digital to Analog Converter)는 디지털 코드 형태의 디지털 값을 아날로그 전압/전류로 변환하는 IC입니다. 종종 컴퓨터는 DAC를 사용하여 휴대폰과 같은 다른 디지털 장치의 아날로그 작동을 이해합니다.

(다중 디지털-아날로그 변환기)

DAC는 어떻게 작동합니까?

마이크를 사용하여 컴퓨터를 통해 오디오를 녹음하는 개념을 살펴보겠습니다.

이러한 상황에서 오디오 신호/음성은 컴퓨터에 녹음하기 전에 디지털 포맷이 필요한 물리적 변수입니다. 따라서 우리는 아날로그-디지털 변환기를 사용할 것입니다.

(마이크로폰).

나중에 녹음된 오디오를 스피커를 통해 재생하려면 DAC를 사용합니다. 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환합니다.

DAC 유형

이진 가중 저항 D/A 변환기 회로

이 DAC의 각 디지털 입력 비트를 변환하려면 전류 소스 또는 저항이 필요합니다. 저항은 합산점과 입력에 걸쳐 연결되어 있습니다. 그리고 합산 증폭기 회로를 통해 출력을 생성합니다.

이진 가중치 DAC의 회로도

위의 다이어그램에서 다음을 확인할 수 있습니다.

• 첫째, 기존 부품에는 연산 증폭기, 피드백 저항 및 연산 증폭기의 입력 단자에 연결된 다른 4개의 저항이 있습니다.
• 연산 증폭기 단자의 저항은 가변 저항입니다.

합산 증폭기 회로의 출력 전압을 얻기 위해 아래 방정식을 사용할 것입니다.

V _오 =–R (DR+ C2R +B4R+ A8R)

그러므로;

문자 D, C, B 및 A는 다른 값을 가진 디지털 입력입니다. A는 LSB에 있고 D는 MSB에 있습니다.

V =출력 아날로그 전압

이진 래더 또는 R–2R 래더 D/A 변환기 회로

바이너리 래더 DAC는 2R과 R의 두 가지 저항 값을 가지고 있습니다. 그러나 기생 커패시턴스로 인해 변환 속도가 떨어지는 경우가 많습니다.

더 나아가 입력 비트는 반전 입력과 연산 증폭기의 접지 사이의 스위치를 제어합니다. 이진 정보가 저항(2R)에 입력되면 이진 래더의 맨 아래에서 출력을 얻을 수 있습니다.

R-2R 사다리 DAC의 회로도

바이너리 래더의 출력 전압을 구하는 공식은 다음과 같습니다.

V _오 =–R × (D2R+ C4R +B8R+ A16R)

DAC 유형– 분할된 DAC

Segmented DAC는 성능을 기준으로 사양을 설계한 DAC 유형입니다. 아키텍처가 필요하지 않기 때문에 두 개 이상의 DAC를 조합한 것입니다. 예를 들어 온도계로 코딩된 DAC와 이진 가중치 DAC를 결합한 다음 입력 이진 코드를 두 개의 세그먼트로 분리합니다.

분할된 디지털-아날로그 변환기

이진 가중치 구조는 LSB에서 작동하는 반면 온도계 코딩 DAC는 MSB에서 적용됩니다. 그렇게 하면 컴팩트한 칩을 갖게 됩니다.

또한 입력 비트가 증가함에 따라 인코더 크기도 커집니다. 따라서 더 많은 상호 연결과 스위치가 필요합니다.

DAC 유형– 델타-시그마 DAC

델타-시그마 DAC는 단연코 가장 정확하고 빠릅니다. 또한 아래와 같이 다양한 블록으로 구성됩니다.

• 보간 필터 . 샘플링 속도를 증가시키면서 샘플링 시간을 단축하여 샘플링 주파수를 4배 증가시킵니다. 그런 다음 필터 데이터는 변조기 블록에 입력으로 전달됩니다.
• 델타 –시그마 변조기 . 변조기는 입력 신호에 대한 저역 통과 필터와 양자화 잡음에 대한 고역 통과 필터의 기능을 합니다.
• 1 –비트 DAC . 각 비트는 추가 증폭을 위해 디지털 샘플에서 아날로그 형식으로 변환됩니다.
• 아날로그 출력 필터 . 여기에서 블록은 DAC 출력을 필터링한 다음 아날로그 신호를 생성합니다.

델타 시그마 DAC

DAC의 장점과 단점

장점

• 첫째, 높은 정확도와 해상도를 얻을 수 있습니다.
• 그러면 쉽게 구현할 수 있습니다.
• 마지막으로 DAC 유형 중 하나인 가중 저항 회로는 다른 변환 방식에 비해 빠른 변환 회로입니다.

DAC 유형– 단점

• 이진 가중치 저항은 높은 전력 손실을 방출합니다.
• 둘째, 회로의 저항으로 인해 비선형성, 오프셋 오류 및 이득 오류가 발생할 수 있습니다.
• 일부 DAC 회로 유형에는 몇 가지 다른 구성 요소가 필요할 수 있으며 이는 비현실적입니다. 그러나 I2C 및 SPI를 통해 마이크로컨트롤러를 사용하여 통신할 수 있는 개별 DAC 칩이 있습니다.
• 또한 R-2R 래더 컨버터는 회로가 입력에 따라 스위칭이 필요하기 때문에 지연이 있습니다.
• 정확함에도 불구하고 이진수가 전압 단계를 결정하기 때문에 연속적인 전압 값을 생성하는 것은 불가능합니다.
• 마지막으로 가중 저항 DAC의 각 입력에 대해 동일한 전압 레벨을 가져야 합니다. 즉, 4비트 변환기에는 4개의 저항이 필요합니다.

DAC 유형– DAC는 어떻게 사용하나요?

마이크로컨트롤러에 내장되거나 분리된 집적 회로로 사용되는 DAC를 흔히 볼 수 있으며 후자가 더 일반적입니다. IC DAC의 일반적인 예로는 DAC0808, DAC0832, DAC7715 등이 있습니다.

이 부분에서는 MCP4725 DAC IC를 사용하여 DAC를 사용하는 방법을 더 잘 이해할 것입니다. 그리고 Arduino와 함께 작동하기 때문에 라이브러리와 문서를 쉽게 찾을 수 있습니다.

DAC 유형 – MCP4725 DAC IC의 기능

• 먼저 패키지는 SOT23-6 패키지로 제공됩니다. 패키지 소형화로 저장 공간이 절약됩니다.
• i2C 통신 인터페이스와 잘 작동합니다. 따라서 두 개의 직렬 클럭과 직렬 데이터 핀만 사용합니다. 동시에 속도는 100kHz에서 3.4MHz 사이의 범위를 가질 수 있습니다.
• 또한 여러 장치를 사용할 때 GND 또는 Vcc에 연결하여 i2C 주소 핀을 변경할 수 있습니다.
• 마지막으로 중요한 것은 Arduino의 8비트 해상도보다 우수한 12비트 해상도입니다. 5V 공급 전압에서 각 이진 숫자는 1.22mV 전압, 즉 5V/(212)로 변환됩니다.

DAC 애플리케이션

다음 애플리케이션에서 DAC를 사용할 수 있습니다.

• 디지털 전위차계,
• 디지털 데이터 수집 시스템,
• 오디오 편집과 같은 디지털 신호 처리 및
• 마이크로컨트롤러용 디지털 전원 공급 장치.

결론

결론적으로 DAC는 의심할 여지 없이 아날로그와 디지털 신호를 연결하는 중요한 구성 요소입니다. 이러한 이유로 이진 카운트를 개별 전압 레벨로 변환하여 일반적으로 기계 간의 연결을 가능하게 합니다.

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