Tipos de DAC： Conceptos básicos sobre convertidor digital a analógico ICS

Tipos de DAC, las señales generalmente se clasifican en grupos principales, señal digital y señal analógica. Y para cada convocatoria, existen diferentes tipos de aplicaciones. Por ejemplo, la electrónica analógica, como los interruptores de alimentación y los amplificadores operacionales, utilizan una señal analógica. Por el contrario, las señales digitales se encuentran en la electrónica digital como microprocesadores, microcontroladores, flip-flops, puertas lógicas, entre algunos.

Para una mejor funcionalidad de ambas señales, siempre existe la necesidad de convertir ambas señales de una forma a otra para una mejor funcionalidad de ambas señales. Y así, usamos un convertidor analógico a digital (ADC) o un convertidor digital a analógico.

Hoy, nuestro enfoque es el convertidor digital a analógico (DAC), también conocido como D/A o D2A.

¿Qué es DAC (convertidor de digital a analógico)?

DAC (Convertidor digital a analógico) es un IC que convierte valores digitales, en forma de códigos digitales, a voltaje/corriente analógicos. A menudo, las computadoras usan DAC para comprender su operación analógica por otros dispositivos digitales como un teléfono celular.

(múltiples convertidores de digital a analógico)

¿Cómo funciona un DAC?

Vamos a un concepto de usar un micrófono para grabar audio a través de una computadora.

Bajo tal circunstancia, la señal de audio/discurso es una variable física que necesita formato digital antes de grabar en la computadora. Por lo tanto, usaremos convertidores de analógico a digital.

(micrófono).

Más tarde, si desea reproducir el audio grabado a través de un altavoz, empleará un DAC. Convertirá la señal digital en una señal analógica.

Tipos de DAC

Circuito convertidor D/A de resistencia ponderada binaria

Necesitará una fuente de corriente o una resistencia para convertir cada bit de entrada digital en este DAC. Las resistencias tienen una conexión a través del punto de suma y las entradas. Y a través de un circuito amplificador sumador, generará la salida.

Diagrama de circuito de un DAC ponderado binario

Del diagrama anterior, podemos notar lo siguiente:

• Primero, los componentes existentes incluyen un amplificador operacional, una resistencia de retroalimentación y otras cuatro resistencias conectadas en el terminal de entrada del amplificador operacional.
• Las resistencias en el terminal del amplificador operacional son resistencias variables.

Usaremos la siguiente ecuación para obtener un voltaje de salida del circuito amplificador sumador.

V _o =–R (DR+ C2R +B4R+ A8R)

Por lo tanto;

Las letras D, C, B y A son entradas digitales con diferentes valores. A está en LSB, mientras que D está en MSB.

V =Tensión analógica de salida

Circuito convertidor D/A de escalera binaria o escalera R–2R

Un DAC de escalera binaria tiene dos valores de resistencia, 2R y R. Sin embargo, su velocidad de conversión a menudo se reduce debido a la capacitancia parásita.

Más adelante, el bit de entrada controla el cambio entre la entrada inversora y la tierra del amplificador operacional. Después de que la información binaria ingrese a las resistencias (2R), obtendrá la salida en la parte inferior de la escalera binaria.

Diagrama de circuito de un R-2R Ladder DAC

La fórmula para obtener el voltaje de salida de la escalera binaria es la siguiente;

V _o =–R × (D2R+ C4R +B8R+ A16R)

Tipos de DAC– CAD segmentado

El DAC segmentado es un tipo de DAC cuyo diseño basa sus especificaciones en el rendimiento. Es una combinación de dos o más DAC ya que no requiere arquitectura. Por ejemplo, combinará DAC codificado con termómetro con DAC ponderado binario, luego separará el código binario de entrada en dos segmentos.

Un convertidor de digital a analógico segmentado

La estructura ponderada binaria funcionará en LSB, mientras que el DAC con codificación de termómetro se aplica en MSB. De esa manera, tendrás un chip compacto.

Además, a medida que aumentan los bits de entrada, crece el tamaño del codificador. Por lo tanto, necesitará más interconexiones y conmutadores.

Tipos de DAC– DAC Delta-Sigma

Un DAC delta-sigma es, con mucho, el más preciso y rápido. También comprende diferentes bloques que se enumeran a continuación;

• Interpolación filtro . Reduce el tiempo de muestreo mientras aumenta la frecuencia de muestreo, aumentando la frecuencia de muestreo cuatro veces. Los datos del filtro luego llegan al bloque del modulador como entrada.
• Delta –sigma modulador . El modulador funciona como un filtro de paso bajo para la señal de entrada y un filtro de paso alto para el ruido de cuantificación.
• 1 –Un poco DAC . Cada bit se convierte de muestras digitales a formas analógicas para amplificación adicional.
• Analógico salida filtro . Aquí, el bloque filtra la salida DAC y luego produce las señales analógicas.

DAC Delta-sigma

Ventajas y desventajas de DAC

Ventajas

• Primero, puede lograr una alta precisión y resolución con él.
• Entonces, puede implementarlo fácilmente.
• Por último, uno de los tipos de DAC, es decir, el circuito de resistencia ponderada, es un circuito de conversión rápida en comparación con otros métodos de conversión.

Tipos de DAC– Desventajas

• Las resistencias con ponderación binaria emiten una disipación de alta potencia.
• En segundo lugar, las resistencias en los circuitos pueden provocar falta de linealidad, error de compensación y error de ganancia.
• Algunos de los tipos de circuitos DAC pueden necesitar algunos otros componentes, lo que no es práctico. Sin embargo, hay chips DAC discretos disponibles que pueden usar un microcontrolador a través de I2C y SPI para comunicarse.
• Además, hay un retraso en los convertidores de escalera R-2R ya que el circuito requiere conmutación dependiendo de las entradas.
• A pesar de ser preciso, se vuelve imposible producir valores de voltaje continuos porque el número binario determina los pasos de voltaje.
• Por último, debe tener los mismos niveles de voltaje para cada entrada en un DAC de resistencia ponderada. Es decir, necesitará cuatro resistencias para un convertidor de 4 bits.

Tipos de DAC– ¿Cómo usar un DAC?

A menudo encontrará DAC integrados en un microcontrolador o utilizados como circuitos integrados separados, siendo este último el más común. Los ejemplos comunes de IC DAC incluyen DAC0808, DAC0832, DAC7715, entre otros.

Para este segmento, usaremos MCP4725 DAC IC para comprender mejor cómo usar un DAC. Y dado que funciona junto con un Arduino, es fácil encontrar sus bibliotecas y documentación.

Tipos de DAC:características de MCP4725 DAC IC

• En primer lugar, su embalaje está disponible en un paquete SOT23-6. La compacidad del paquete ahorra espacio de almacenamiento.
• Funciona bien con la interfaz de comunicación i2C. Por lo tanto, usará solo dos relojes en serie y pines de datos en serie. Al mismo tiempo, la velocidad puede tener un rango entre 100kHz y 3.4MHz.
• Además, puede cambiar el pin de dirección i2C conectándolo a GND o Vcc cuando use varios dispositivos.
• Por último, pero no menos importante, tiene una resolución de 12 bits que es mejor que la resolución de 8 bits de Arduino. Con una tensión de alimentación de 5 V, cada dígito binario se convierte en una tensión de 1,22 mV, es decir, 5 V/(212).

Aplicaciones DAC

Puede usar DAC en las siguientes aplicaciones;

• Potenciómetros digitales,
• Los sistemas de adquisición de datos digitales,
• Procesamiento de señales digitales como en la edición de audio, y
• Fuentes de alimentación digitales para microcontroladores.

Conclusión

Para concluir, los DAC son, sin duda, componentes cruciales que vinculan señales analógicas y digitales. Por esa razón, permiten una conexión entre máquinas en general al convertir el conteo binario a un nivel de voltaje discreto.

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