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)

　　在硅片中實施一個 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額外的外部負參考電壓可以對后來提及的架構(gòu)進行修改，而通過修改該架構(gòu)則可以實現(xiàn)雙極運行。

　　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 可以為負電壓，但不需要讓其為負電壓。但是，VREFL 必須要低于 VREFH。詳盡的描述與參數(shù)請參見現(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，其可能會提供 ±1 LSB INL 的卓越精度和DNL 性能。而且，該架構(gòu)可實現(xiàn)高電壓輸出，MDAC 擁有較快的建立時間(小于 0.3 μsec)，以及大于 10 MHz 的乘法帶寬。一般而言，其他 R2R 拓撲結(jié)構(gòu)僅擁有中等的建立時間性能。

　　對于更寬泛的應(yīng)用范圍(如數(shù)控校驗或工業(yè)可編程邏輯控制(PLC))而言，MDAC 為設(shè)計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)計人員可以為特定的應(yīng)用挑選最佳的運算放大器。另一方面，對于板上器件數(shù)量不斷增加的低阻抗連接而言，需要一個外部緩沖器。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)。為了有一個良好的開端，設(shè)計人員應(yīng)首先查看基本要求并問問自己對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

　　[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