Tại sao chúng ta cần IC IC?


12

Hãy nhìn vào sơ đồ dưới đây. Đây là một bộ cộng điện trở rất đơn giản, hoạt động tốt với mọi tiêu chuẩn! (TTL, CMOS, ...) hoặc bất kỳ điện áp tùy ý nào được đưa vào nó. Mặt khác vì không có thành phần hoạt động trong đó, nó cực kỳ nhanh. Nó chỉ được làm bằng một vài điện trở, vì vậy nó rất rẻ. Mặt khác, không có giới hạn về số lượng bit đầu vào (nó có thể dễ dàng mở rộng thành 32, 64 hoặc hàng trăm bit).

Vì vậy, tại sao chúng ta cần IC IC? Tôi đang tìm kiếm một bộ xử lý tần số cao 32 bit. Các thiết bị như vậy không dễ dàng tìm thấy và nếu được tìm thấy, chúng khá đắt. Ý tôi là lợi thế mà tôi nên trả tiền để tìm những thiết bị như vậy là gì? Tôi nghĩ rằng phải có một số lợi thế mà họ đáng được mua. Điều duy nhất tôi có thể nghĩ đến là khuếch đại vốn có của chúng (ví dụ: TTL -> 10V hoặc hơn), nhưng mục tiêu này chỉ đơn giản là có thể đạt được với bất kỳ loại khuếch đại nào.

nhập mô tả hình ảnh ở đây


11
"... Không có giới hạn về số lượng bit". Sai lầm. Làm các lỗi analisys. Hãy suy nghĩ về nó. Làm thế nào chính xác để những điện trở cần phải được hỗ trợ số 32 bit giả định của bạn? Điện trở 1% thậm chí không tốt đến 7 bit.
Olin Lathrop

Câu trả lời:


18

Những gì bạn có ngay đó là những gì được biết đến trong lĩnh vực này như là một R-2R DAC, một trong nhiều loại cấu trúc liên kết chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự thường được sử dụng. Bạn đã trả lời câu hỏi của riêng bạn: tại sao chúng ta cần các bộ xử lý tín hiệu khi chúng ta có cấu trúc liên kết DAC này? Bởi vì nó là một DAC!

Bản thân các bộ xử lý R-2R hoàn toàn không tuyệt vời như một bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự. Trở kháng đầu ra của một R-2R DAC rất cao, điều đó có nghĩa là băng thông sẽ nhanh chóng bị giới hạn. Thậm chí một vài chục điện dung picofarads trên đầu ra sẽ làm giảm băng thông hiệu quả và tăng thời gian xử lý cho vùng MHz. Và điều này cũng tương tự nếu bạn đệm đầu ra với một người theo dõi opamp - các opamp được cắt tỉa tốt không có công suất đầu vào phụ pF, và giảm điện trở thang R-2R nhanh chóng tăng mức tiêu thụ điện năng đến mức cao không thể chấp nhận được . Đừng hiểu sai ý tôi, có các loại R-2R băng thông siêu cao trên thị trường, nhưng đây là những loại chip mà bạn tìm thấy trong các máy phát dạng sóng tùy ý trong một số phạm vi, và chúng có một chút tản nhiệt và quạt trên đầu chúng .

Có những sự đánh đổi khác mà bạn có thể làm với các cấu trúc liên kết khác của DAC. Ví dụ, các bộ xử lý delta-sigma không có opamp đầu ra bộ đệm chính xác và do đó có thể được mở rộng đến độ sâu bit rất cao (24-32 bit), trong đó R-2R - vì tiêu chí đệm đầu ra - hiếm khi vượt quá 12 bit . Xấp xỉ liên tiếp là một cấu trúc liên kết khác được sử dụng, vốn đã có mẫu và giữ trên đầu ra có thể được điều khiển với trở kháng cực thấp (cùng lý do tại sao ngược lại, ADC ADC có thể có trở kháng đầu vào rất cao).


8
Vấn đề lớn với R-2R là ngoài một vài bit, các điện trở cần phải được kết hợp chính xác hơn so với các điện trở có sẵn và các tín hiệu số lái xe cũng phải có các đặc tính khớp chính xác. Cả hai đều tạo ra R-2R với các thành phần riêng biệt không thực tế ngoài giả sử 8 bit.
Wouter van Ooijen

3
@WoutervanOoijen: thực ra, thang R2R rất tốt trong việc tạo tín hiệu với nhiều bit mà không có bất kỳ điện trở nào khớp. Ngay cả với các điện trở xấu nhất trên thế giới, mã vẫn sẽ luôn cơ bản là đơn điệu (trên mỗi bit). Bạn nhận được rất nhiều độ phân giải, nhưng vì những vấn đề đã nói ở trên với việc kết hợp, bạn có được độ chính xác và độ chính xác khủng khiếp. Đây là lý do tại sao các bộ xử lý âm thanh 16/24 bit tồn tại trong biến thể R2R (cũng vì các đặc tính tiếng ồn thấp tuyệt vời của chúng), nhưng không ai có thể sử dụng nó như một bộ xử lý chính xác.
dùng36129

4
Từ bỏ 32 bit, vì điều đó tương ứng với dải tương tự động 192dB và bạn có thể tìm thấy các bộ xử lý "cơ sở" dồi dào: analog.com/en/digital-to-analog-converters/ trộm
pjc50

2
Không phải là các R-2R DAC là "đơn điệu vốn có" bất kể phù hợp với điện trở. Nó là tầm thường để xây dựng một ví dụ mẫu. Ngoài ra, kết quả đầu ra chính xác là R.
Dave Tweed

3
analog.com/l Library / analogdialogue / archives / 44-04 / ad5791.pdf Lưu ý ứng dụng tương tự về những khó khăn để đạt được 20 bit có ý nghĩa, chỉ ở mức 1 MHz. Vâng, đó là một chiếc thang R-2R - trên một con chip, với sự kiểm soát và cắt tỉa cẩn thận của nhà máy.
pjc50

4

Những gì bạn có ở đó được gọi là thang điện trở R2R. Các IC bạn có thể mua cũng có một mạng như vậy trong nội bộ, nhưng vì nó được tích hợp nên việc đảm bảo độ chính xác sẽ dễ dàng hơn nhiều. Xem mục Wikipedia về lý do tại sao nó rất quan trọng để có các giá trị điện trở chính xác. Tôi muốn nói rằng gần như không thể đạt được độ chính xác của các mạch tích hợp với phần cứng riêng biệt.

Ngoài ra, nhiều bộ xử lý tín hiệu có giao diện nối tiếp, vì vậy bạn không cần nhiều chân từ MCU để sử dụng chúng.


1
  • Kích thước so với bit độ phân giải (tùy thuộc vào kiến ​​trúc)
  • Điện năng tiêu thụ (thụ động, cũng phụ thuộc vào kiến ​​trúc)
  • Tải hiệu ứng (trở kháng đầu vào / đầu ra)
  • Cấp độ bước lượng tử hóa phụ thuộc vào các thiết bị được kết nối (xem hiệu ứng tải)
  • Độ chính xác
  • Sự chính xác
  • Tiếng ồn
  • Băng thông phụ thuộc vào các thiết bị được kết nối (xem hiệu ứng tải)
  • Quá nhiều thành phần quan trọng ...

Điều này sẽ tốt hơn nếu mở đầu bằng một cái gì đó trả lời câu hỏi. (? tức là danh sách này để Lý do có DACs là gì mạng Lý do R2R không lý tưởng cho tất cả các tình huống?)
JYelton
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.