デジタル-アナログコンバーター
A Digital to Analog Converter (DAC)デジタル入力信号をアナログ出力信号に変換します。デジタル信号は、ビット0と1の組み合わせであるバイナリコードで表されます。この章では、デジタル-アナログコンバータについて詳しく説明します。
ザ・ block diagram DACの図を次の図に示します-
デジタル-アナログコンバータ（DAC）は、多数のバイナリ入力と単一の出力で構成されています。一般的に、number of binary inputs DACのは2の累乗になります。
DACの種類
がある two types DACの
- 加重抵抗DAC
- R-2RラダーDAC
このセクションでは、これら2種類のDACについて詳しく説明します。
加重抵抗DAC
加重抵抗DACは、アナログ出力を生成します。これは、を使用してデジタル（バイナリ）入力とほぼ同じです。 binary weighted resistors反転加算回路で。要するに、バイナリ加重抵抗DACは加重抵抗DACと呼ばれます。
ザ・ circuit diagram 次の図に、3ビットのバイナリ加重抵抗DACの特性を示します。
2進数のビットは、2つの値のうちの1つしか持つことができないことを思い出してください。つまり、0または1のいずれかです。3-bit binary input$ b_ {2} b_ {1} b_ {0} $です。ここで、ビット$ b_ {2} $と$ b_ {0} $は、Most Significant Bit (MSB) and Least Significant Bit (LSB) それぞれ。
ザ・ digital switches上図に示すように、対応する入力ビットが「0」に等しい場合、グランドに接続されます。同様に、上の図に示されているデジタルスイッチは、対応する入力ビットが「1」に等しい場合、負の基準電圧$ -V_ {R} $に接続されます。
上記の回路では、オペアンプの非反転入力端子がグランドに接続されています。これは、オペアンプの非反転入力端子にゼロボルトが印加されることを意味します。
による virtual short concept、オペアンプの反転入力端子の電圧は、非反転入力端子に存在する電圧の電圧と同じです。したがって、反転入力端子のノードの電圧はゼロボルトになります。
ザ・ nodal equation 反転入力端子のノードは次のとおりです。
$$ \ frac {0 + V_ {R} b_ {2}} {2 ^ {0} R} + \ frac {0 + V_ {R} b_ {1}} {2 ^ {1} R} + \ frac {0 + V_ {R} b_ {0}} {2 ^ {2} R} + \ frac {0-V_ {0}} {R_ {f}} = 0 $$
$$ => \ frac {V_ {0}} {R_ {f}} = \ frac {V_ {R} b_ {2}} {2 ^ {0} R} + \ frac {V_ {R} b_ {1 }} {2 ^ {1} R} + \ frac {V_ {R} b_ {0}} {2 ^ {2} R} $$
$$ => V_ {0} = \ frac {V_ {R} R_ {f}} {R} \ left \ {\ frac {b_ {2}} {2 ^ {0}} + \ frac {b_ {1 }} {2 ^ {1}} + \ frac {b_ {0}} {2 ^ {2}} \ right \} $$
上記の式に$ R = 2R_ {f} $を代入します。
$$ => V_ {0} = \ frac {V_ {R} R_ {f}} {2R_ {f}} \ left \ {\ frac {b_ {2}} {2 ^ {0}} + \ frac { b_ {1}} {2 ^ {1}} + \ frac {b_ {0}} {2 ^ {2}} \ right \} $$
$$ => V_ {0} = \ frac {V_ {R}} {2} \ left \ {\ frac {b_ {2}} {2 ^ {0}} + \ frac {b_ {1}} {2 ^ {1}} + \ frac {b_ {0}} {2 ^ {2}} \ right \} $$
上記の式は、 output voltage equation3ビットのバイナリ加重抵抗DACの。バイナリ（デジタル）入力のビット数は3であるため、固定基準電圧$ V_ {R} $に対してバイナリ入力を000から111に変化させることにより、出力電圧の7つの可能な値を取得します。
私たちは書くことができます generalized output voltage equation 3ビットのバイナリ加重抵抗DACの出力電圧方程式に基づいて、以下に示すNビットのバイナリ加重抵抗DACを作成します。
$$ => V_ {0} = \ frac {V_ {R}} {2} \ left \ {\ frac {b_ {N-1}} {2 ^ {0}} + \ frac {b_ {N-2 }} {2 ^ {1}} + .... + \ frac {b_ {0}} {2 ^ {N-1}} \ right \} $$
ザ・ disadvantages バイナリ加重抵抗DACの特性は次のとおりです。
LSBとMSBに対応する抵抗値の差は、デジタル入力に存在するビット数が増えるにつれて大きくなります。
デジタル入力に存在するビット数が増えるにつれて、より正確な抵抗を設計することは困難です。
R-2RラダーDAC
R-2RラダーDACは、バイナリ加重抵抗DACの欠点を克服します。名前が示すように、R-2RラダーDACはアナログ出力を生成します。これは、を使用してデジタル（バイナリ）入力とほぼ同じです。R-2R ladder network 反転加算回路で。
ザ・circuit diagram3ビットR-2RラダーDACの概要を次の図に示します。
2進数のビットは、2つの値のうちの1つしか持つことができないことを思い出してください。つまり、0または1のいずれかです。3-bit binary input$ b_ {2} b_ {1} b_ {0} $です。ここで、ビット$ b_ {2} $と$ b_ {0} $は、それぞれ最上位ビット（MSB）と最下位ビット（LSB）を示します。
上図に示すデジタルスイッチは、対応する入力ビットが「0」に等しい場合、グランドに接続されます。同様に、上の図に示されているデジタルスイッチは、対応する入力ビットが「1」に等しい場合、負の基準電圧$ -V_ {R} $に接続されます。
R-2RラダーDACの一般化された出力電圧方程式を取得することは困難です。ただし、個々のバイナリ入力の組み合わせに対するR-2RラダーDACのアナログ出力電圧値は簡単に見つけることができます。
ザ・ advantages R-2RラダーDACの概要は次のとおりです。
R-2RラダーDACには、Rと2Rの2つの抵抗値しか含まれていません。したがって、より正確な抵抗を選択して設計するのは簡単です。
より多くのビット数がデジタル入力に存在する場合は、必要な数のR-2Rセクションを追加で含める必要があります。
上記の利点により、R-2RラダーDACはバイナリ加重抵抗DACよりも好ましいです。