ESEMPI DI ARCHITETTURE DI DAC

DAC A RESISTENZE PESATE -VREF S1 S2 S3 Sn D1 D2 D3 Dn + - V0 R 2R 4R 2n-1R R/2 D1, D2 , D3 - INGRESSO DIGITALE USCITA ANALOGICA Caso di DAC a n=10 bit : se R=5k 2n-1R=2.5M ! Configurazione limitata a n < 8

ERRORI DI LINEARITA’ DIFFER. E INTEGR. Dipendono da : resistenze serie degli interruttori tensione VDSon ai capi dell’interruttore MOSFET non perfetto rapporto tra le resistenze (R, 2R, 4R,…, 2n-1R) -VREF S3 Sn-1 VDSon 4R 2n-1R + - R/2

ALTRI ERRORI La corrente erogata dal generatore VREF dipende dal codice di ingresso ERRORE DI SOVRAPPOSIZIONE. RREF - V VREF D1 D2 D3 Dn + R 2R 4R 2n-1R + V0 - R/2 Tensione effettiva diversa al variare del codice D1D2…Dn Errori introdotti dalle non-idealità dall’operazionale (Ibias, Voffset, ecc.)

DAC A CAPACITA’ PESATE -VREF S1 S2 S3 Sn D1 D2 D3 Dn + - 2n-1C 4C 2C C D1, D2 , D3 - INGRESSO DIGITALE + - V0 Vin C1 C2 Q1=VinC1 Q2=VinC1 V2=Q2/C2

CONVERTITORI DAC a SCALA R-2R VREF 2R 2R 2R 2R 2R D1 D2 D3 Dn 1 1 1 1 + - V0 R D1, D2 , D3 … Dn – PAROLA DIGITALE DA CONVERTIRE MSB LSB

RESISTENZE MOSTRATE DA UNA RETE A SCALA R-2R Resistenze verso massa a dx dei nodi sempre uguali a 2R qualunque sia il codice 2R 2R 2R R R R VREF 2R 2R 2R 2R 2R D1 Dn-2 Dn-1 Dn 1 1 1 1 + - V0 Terra reale R Terra virtuale

RAMI CON CORRENTI A PESO BINARIO VREF R R R 2R 2R 2R 2R 2R D1 D2 D3 Dn 1 1 1 1

FUNZIONE DI TRASFERIMENTO Vref 2R 2R 2R 2R 2R D1 D2 D3 Dn 1 1 1 1 + - V0 R D1, D2 , D3 … Dn – INGRESSO DIGITALE

ALTRE CARATTERISTICHE Assenza di errori di sovrapposizione Itot =I1+I1, sempre uguale qualunque sia il codice R R R 2R 2R 2R 2R 2R Vref D1 D2 D3 Dn Giocano un ruolo le resistenze di on dei deviatori, l’accuratezza di Vref e l’offset dell’operazionale.

CONVERTITORI DAC a SCALA 2C-C VREF C C C C C D1 D2 D3 Dn 1 1 1 1 + - V0 2C D1, D2 , … Dn – PAROLA DIGITALE DA CONVERTIRE

DAC a PARTITORE DI TENSIONE -VR D1D2D3 Int.chiusi 000 1,9,13 001 2,9,13 010 3,10,13 011 4,10,13 100 5,11,14 101 6,11,14 110 7,12,14 111 8,12,14 R 8 12 R 7 14 R 6 11 R 5 + V0 R 4 - 10 R 3 13 R 2 9 R 1 D3 LSB D2 D1 MSB 1 LSB BIT di CONTROLLO

PROPRIETA’ del DAC a PARTITORE Intrinseca MONOTONICITA’ della conversione Numero di bit limitato a ~12 (resistori di valore elevato che occupano grande area) Errori dovuti a Ibias dell’operazionale e perdite degli interruttori

DAC a USCITA BIPOLARE I DAC possono essere resi bipolari, con l’uscita analogica che assume sia valori positivi che negativi, mediante semplici accorgimenti circuitali. +VR DAC a partitore resistivo: R 8 12 R 7 14 R 6 11 R 5 + V0 R 4 - 10 R 3 1 LSB 13 R 2 9 R 1 -VR

DAC a SCALA R-2R con USCITA BIPOLARE -VREF 2R 2R 2R 2R 2R D1 D2 D3 Dn 1 1 1 1 + - V0 R 2R VBIAS = VREF

CODICI per DAC BIPOLARI Uscita 7/8 VFS 0111 1111 0111 0110 3/4 1110 0110 0101 5/8 1101 0101 0100 1/2 1100 0100 0011 3/8 1011 0011 Codice complementare 0010 1/4 1010 0010 Stesso codice 0001 1/8 1001 0001 1000 0000 +0 1000 assente 0000 1001 1111 -0 1010 1110 -1/8 0111 1011 1101 -1/4 0110 1100 1100 -3/8 0101 1101 1011 -1/2 0100 1110 Codice complemento a 1 1010 -5/8 0011 1111 1001 -3/4 0010   1000 -7/8 0001 -8/8 VFS 0000 Codice segno-valore Codice binario traslato

DAC MOLTIPLICATORI Vref Variano sia Vref che la parola digitale D1D2…Dn Vref R R R 2R 2R 2R 2R 2R D1 D2 D3 Dn + - V0 R D1, D2 , D3 … Dn – INGRESSO DIGITALE MOLTIPLICAZIONE

TIPI DI MOLTIPLICATORI Vref D1, D2 , D3 … Dn – INGRESSO DIGITALE Si possono avere moltiplicatori a 1 quadrante (Vref e codice unipolari), a 2 quadranti (Vref o codice bipolari), a 4 quadranti (Vref e codice bipolari).

ESEMPI DI APPLICAZIONE DEI DAC e/o delle loro parti costitutive

AMPLIFICATORE A GUADAGNO VARIABILE DIGITALMENTE (DAC 0830 datasheets) Chiusura della retroazione R R R VREF 2R 2R 2R 2R 2R D1 D2 D3 Dn 1 1 1 1 + - V0 Parola digitale che definisce il guadagno R Ingresso del segnale analogico VIN

AMPLIFICATORE A GUADAGNO VARIABILE DIGITALMENTE VREF R R R 2R 2R 2R 2R 2R D1 D2 D3 Dn 1 1 1 1 + - V0 R VIN

ESPRESSIONE del GUADAGNO DELL’AMPLIFICATORE Uguagliando le due correnti … : … si ottiene il guadagno dell’amplificatore : Con DAC a 8 bit, si ottiene un amplificatore con –1<G<-256 a passi unitari. Codice 00000… non ammesso!

RESISTENZE VARIABILI e POTENZIOMETRI RX Rmax A B Resistore variabile 0 < Rx < Rmax Simbolo circuitale Vite senza fine VR RX RY V Partitore variabile A B Esempio di realizzazione

POTENZIOMETRI DIGITALI V0 D1 D2 D3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 R VA VB VA VB V0

POTENZIOMETRI DIGITALI : VANTAGGI e SVANTAGGI Assenza di usura meccanica; Insensibilità alle vibrazioni Tempi di regolazione più rapidi Facilità e certezza di riproduzione della posizione del “cursore” Si integrano bene con sistemi a microcontrollore Svantaggi: Limitate tensioni applicabili

CONTROLLO DIGITALE DEL GUADAGNO POTENZIOMETRO DIGITALE A B RA RB VIN D1…D2 - + GUADAGNO VARIABILE DIGITALMENTE Il guadagno varia in modo quasi logaritmico al variare del codice digitale

CONTROLLO PROGRAMMABILE dei TONI RDAC1 R1 VIN - VU C2 + R2 R2 RDAC2