Types de DAC :notions de base sur le convertisseur numérique-analogique ICS

Types de DAC, les signaux sont généralement classés en grands groupes, signal numérique et signal analogique. Et pour chaque appel, il existe différents types d'applications. Par exemple, les composants électroniques analogiques tels que les interrupteurs de puissance et les amplificateurs opérationnels utilisent un signal analogique. Au contraire, les signaux numériques se trouvent dans l'électronique numérique comme les microprocesseurs, les microcontrôleurs, les bascules, les portes logiques, parmi quelques-uns.

Pour une meilleure fonctionnalité des deux signaux, il est toujours nécessaire de convertir les deux signaux d'une forme à une autre pour une meilleure fonctionnalité des deux signes. Et donc, nous utilisons soit un convertisseur analogique-numérique (CAN), soit un convertisseur numérique-analogique.

Aujourd'hui, nous nous concentrons sur le convertisseur numérique-analogique (DAC), également connu sous le nom de D/A ou D2A.

Qu'est-ce que le DAC (convertisseur numérique-analogique) ?

DAC (Digital to Analog Converter) est un circuit intégré qui convertit les valeurs numériques, sous forme de codes numériques, en tension/courant analogique. Souvent, les ordinateurs utilisent le DAC pour comprendre son fonctionnement analogique par d'autres appareils numériques comme un téléphone portable.

(plusieurs convertisseurs numériques vers analogiques)

Comment fonctionne un DAC ?

Nous allons passer à un concept d'utilisation d'un microphone pour enregistrer de l'audio via un ordinateur.

Dans de telles circonstances, le signal audio/la parole est une variable physique qui doit être formatée numériquement avant d'être enregistrée sur l'ordinateur. Par conséquent, nous utiliserons des convertisseurs analogique-numérique.

(microphone).

Plus tard, si vous souhaitez lire l'audio enregistré via un haut-parleur, vous utiliserez un DAC. Il convertira le signal numérique en signal analogique.

Types de CNA

Circuit convertisseur N/A à résistance pondérée binaire

Vous aurez besoin d'une source de courant ou d'une résistance pour convertir chaque bit d'entrée numérique dans ce DAC. Les résistances ont une connexion entre le point de sommation et les entrées. Et grâce à un circuit amplificateur sommateur, vous générerez la sortie.

Schéma de circuit d'un DAC pondéré binaire

À partir du diagramme ci-dessus, nous pouvons noter ce qui suit ;

• Tout d'abord, les composants existants incluent un amplificateur opérationnel, une résistance de rétroaction et quatre autres résistances connectées à la borne d'entrée de l'ampli-op.
• Les résistances à la borne de l'ampli-op sont des résistances variables.

Nous utiliserons l'équation ci-dessous pour obtenir une tension de sortie du circuit amplificateur sommateur.

V _o =–R (DR+ C2R +B4R+ A8R)

Par conséquent;

Les lettres D, C, B et A sont des entrées numériques avec des valeurs différentes. A est au LSB, alors que D est au MSB.

V =Tension analogique de sortie

Circuit convertisseur N/A en échelle binaire ou en échelle R–2R

Un DAC en échelle binaire a deux valeurs de résistance, 2R et R. Cependant, sa vitesse de conversion diminue souvent en raison de la capacité parasite.

Plus loin, le bit d'entrée contrôle le commutateur entre l'entrée inverseuse et la masse de l'ampli-op. Une fois que les informations binaires sont entrées dans les résistances (2R), vous obtiendrez la sortie au bas de l'échelle binaire.

Schéma de circuit d'un DAC Ladder R-2R

La formule pour obtenir la tension de sortie de l'échelle binaire est la suivante ;

V _o =–R × (D2R+ C4R +B8R+ A16R)

Types de DAC– DAC segmenté

Le DAC segmenté est un type de DAC dont la conception fonde ses spécifications sur les performances. C'est une combinaison de deux DAC ou plus car il ne nécessite aucune architecture. Par exemple, vous combinerez un DAC codé par thermomètre avec un DAC pondéré binaire, puis séparerez le code binaire d'entrée en deux segments.

Un convertisseur numérique-analogique segmenté

La structure pondérée binaire fonctionnera en LSB tandis que le DAC codé par thermomètre s'applique en MSB. De cette façon, vous aurez une puce compacte.

De plus, à mesure que les bits d'entrée augmentent, la taille du codeur augmente. Par conséquent, vous aurez besoin de plus d'interconnexions et de commutateurs.

Types de DAC– DAC Delta-Sigma

Un DAC delta-sigma est de loin le plus précis et le plus rapide. Il comprend également différents blocs listés ci-dessous ;

• Interpolation filtrer . Il réduit le temps d'échantillonnage tout en augmentant la fréquence d'échantillonnage, multipliant par quatre la fréquence d'échantillonnage. Les données du filtre arrivent ensuite au bloc modulateur en tant qu'entrée.
• Delta –sigma modulateur . Le modulateur fonctionne comme un filtre passe-bas pour le signal d'entrée et un filtre passe-haut pour le bruit de quantification.
• 1 –Bit DAC . Chaque bit est converti d'échantillons numériques en formes analogiques pour une amplification supplémentaire.
• Analogique sortie filtrer . Ici, le bloc filtre la sortie DAC et produit ensuite les signaux analogiques.

DAC delta-sigma

Avantages et inconvénients du DAC

Avantages

• Tout d'abord, il vous permet d'obtenir une précision et une résolution élevées.
• Ensuite, vous pouvez l'implémenter facilement.
• Enfin, l'un des types de DAC, c'est-à-dire le circuit à résistance pondérée, est un circuit à conversion rapide par rapport aux autres méthodes de conversion.

Types de DAC– Inconvénients

• Les résistances à pondération binaire émettent une dissipation de puissance élevée.
• Deuxièmement, les résistances dans les circuits peuvent entraîner une non-linéarité, une erreur de décalage et une erreur de gain.
• Certains types de circuits DAC peuvent nécessiter quelques autres composants, ce qui n'est pas pratique. Cependant, il existe des puces DAC discrètes disponibles qui peuvent utiliser un microcontrôleur via I2C et SPI pour communiquer.
• De plus, il y a un retard dans les convertisseurs en échelle R-2R car le circuit nécessite une commutation en fonction des entrées.
• Malgré sa précision, il devient impossible de produire des valeurs de tension continues car le nombre binaire détermine les pas de tension.
• Enfin, vous devez avoir les mêmes niveaux de tension pour chaque entrée dans un DAC à résistance pondérée. C'est-à-dire que vous aurez besoin de quatre résistances pour un convertisseur 4 bits.

Types de DAC– Comment utiliser un DAC ?

Vous trouverez souvent des DAC intégrés dans un microcontrôleur ou utilisés comme circuits intégrés séparés, ces derniers étant plus courants. Les exemples courants de DAC IC incluent DAC0808, DAC0832, DAC7715, entre autres.

Pour ce segment, nous utiliserons MCP4725 DAC IC pour mieux comprendre comment utiliser un DAC. Et comme il fonctionne en conjonction avec un Arduino, il est facile de trouver ses bibliothèques et sa documentation.

Types de DAC–Caractéristiques du circuit intégré DAC MCP4725

• D'abord et avant tout, son emballage est disponible dans un boîtier SOT23-6. La compacité de l'emballage permet d'économiser de l'espace de stockage.
• Cela fonctionne bien avec l'interface de communication i2C. Par conséquent, il n'utilisera que deux horloges série et broches de données série. Dans le même temps, la vitesse peut avoir une plage comprise entre 100 kHz et 3,4 MHz.
• De plus, vous pouvez modifier la broche d'adresse i2C en la connectant à GND ou Vcc lorsque vous utilisez plusieurs appareils.
• Enfin et surtout, il a une résolution de 12 bits qui est meilleure que la résolution de 8 bits d'Arduino. Avec une tension d'alimentation de 5 V, chaque chiffre binaire est converti en une tension de 1,22 mV, c'est-à-dire 5 V/(212).

Applications DAC

Vous pouvez utiliser DAC dans les applications suivantes :

• Potentiomètres numériques,
• Les systèmes d'acquisition de données numériques,
• Traitement du signal numérique comme dans l'édition audio, et
• Alimentation numérique pour microcontrôleurs.

Conclusion

Pour conclure, les DAC sont sans aucun doute des composants cruciaux qui relient les signaux analogiques et numériques. Pour cette raison, ils permettent une connexion entre les machines en général en convertissant le compte binaire en un niveau de tension discret.

Pour des questions ou des précisions, contactez-nous.