了解R2R和電阻串DAC架構(gòu)之間的差異

　　R2R 架構(gòu)

　　R2R 架構(gòu)主要是由形成一個(gè)電阻梯形的并聯(lián)電阻組成。圖4 顯示了一種可能的 R2R 梯形，這是一款乘法 DAC(MDAC)，其 R2R 梯形的頂部與外部參考電壓相連。該架構(gòu)可以輸出一個(gè)相當(dāng)于數(shù)字輸入代碼的電流。

圖4 主要的電流輸出 R2R 架構(gòu)

　　在硅片中實(shí)施一個(gè) R2R 梯形的另一種方法如圖5 所示。

圖5 主要的電壓輸出 R2R 架構(gòu)

　　其外部參考電壓沒有和 R2R梯形直接連接。根據(jù)不同的數(shù)字輸入代碼，開關(guān)將通過 R2R 網(wǎng)絡(luò)把參考電壓或接地電平連接至輸出緩沖器，該輸出緩沖器將所生成的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出電壓。

　　圖5 所示的架構(gòu)只允許從 0V 到應(yīng)用外部參考電壓的單極輸出電壓(請(qǐng)注意，DAC 的電源電壓必須等于或高于參考電壓)。通過將接地電平連接至一個(gè)額外的外部負(fù)參考電壓可以對(duì)后來提及的架構(gòu)進(jìn)行修改，而通過修改該架構(gòu)則可以實(shí)現(xiàn)雙極運(yùn)行。

　　圖6 顯示了修改后的架構(gòu)。

圖6 主要的雙極 R2R 架構(gòu)

　　此種類型的架構(gòu)還可用于選擇靈活的參考電壓。雖然 VREFL 可以為負(fù)電壓，但不需要讓其為負(fù)電壓。但是，VREFL 必須要低于 VREFH。詳盡的描述與參數(shù)請(qǐng)參見現(xiàn)有的產(chǎn)品說明書，如：DAC7714(見參考書目1)。

　　R2R DAC 具有低噪聲和高精度的優(yōu)點(diǎn)，其可能會(huì)提供 ±1 LSB INL 的卓越精度和DNL 性能。而且，該架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)高電壓輸出，MDAC 擁有較快的建立時(shí)間(小于 0.3 μsec)，以及大于 10 MHz 的乘法帶寬。一般而言，其他 R2R 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)僅擁有中等的建立時(shí)間性能。

　　對(duì)于更寬泛的應(yīng)用范圍(如數(shù)控校驗(yàn)或工業(yè)可編程邏輯控制(PLC))而言，MDAC 為設(shè)計(jì)人員在選擇使用外部輸出緩沖器方面的靈活性使該架構(gòu)類型更為有用。設(shè)計(jì)人員可以為特定的應(yīng)用挑選最佳的運(yùn)算放大器。另一方面，對(duì)于板上器件數(shù)量不斷增加的低阻抗連接而言，需要一個(gè)外部緩沖器。其次，與 R2R 架構(gòu)相比，突波能量當(dāng)然更適合電阻串架構(gòu)，因此，對(duì)于波形生成和其他突波能量敏感型應(yīng)用而言，很少采用 R2R DAC。

　　結(jié)論

　　我們不但要考慮諸如增益誤差或偏移誤差等其他電氣規(guī)范，而且還要考慮隨著溫度變化而發(fā)生的漂移或滿量程誤差等重要的參數(shù)，這些參數(shù)通常與具體的架構(gòu)無關(guān)。為了有一個(gè)良好的開端，設(shè)計(jì)人員應(yīng)首先查看基本要求并問問自己對(duì)最低精度和線性度有何要求。如果是在閉環(huán)應(yīng)用中，那么一款較低成本且線性較差的電阻串 DAC 就足夠了；而如果是在開環(huán)應(yīng)用中，則 R2R 架構(gòu)在提供更佳的線性度和更高的精度方面就顯得更加出色。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] TI 《DAC7741 產(chǎn)品說明書》，網(wǎng)址：www.ti.com/sc/device/dac7714

　　[2] TI 《放大器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器選擇指南》(修訂版 B)，網(wǎng)址：focus.ti.com/lit/ml/slyb115b/slyb115b.pdf

　　[3] TI 《數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品規(guī)劃》，網(wǎng)址：www.ti.com/dataconverters