數模轉換器：常見DAC類型說明

　　數模轉換器（DAC）將數字（用于計算機，如微控制器）轉換為模擬電壓。它們與模數轉換器（ADC）相反。

　　有兩種主要類型的數模轉換器（DAC）：二進制加權和R-2R。

　　二進制加權數模轉換器

　　上圖是一個4位二進制加權DAC。如果您還不熟悉二進制數字系統，那么請查看我們的關于數字系統的文章。DAC可以取0-15（十進制、二進制0-1111）之間的數字，并產生相應的模擬電壓。如果電源電壓為5V（邏輯狀態阻止在0V和5V之間切換），則電壓步長為5V/15 = 0.333V

　　每個電阻器的值為：

　　k x 2（t-1-n）其中：

　　t是總位數（本例中為4）。

　　n是特定位的編號（從零開始）。

　　k是一個任意的常數（在圖示的例子中是1k）。

　　當然，要驅動該DAC的任何負載，我們需要讓它通過緩沖運算放大器（請參考我們的關于運算放大器的文章更多信息）：

　　只需增加更多輸入端和正確阻值的電阻，就可以增加更多位（更高分辨率）。

　　二進制加權DAC的缺點是可能需要大量精密值電阻（增加BoM），并且可能很難找到所需精確值的精密電阻。

　　R-2R數模轉換器

　　R-2R DAC只需要2個電阻值，其中一個是另一個的兩倍。

　　4位R-2R DAC，R=10k （2R=20k）

　　R-2R DAC的缺點是輸出電壓受限于

　?。?t-1）2t其中t也是總位數。

　　另一種思考方式是，輸出電壓限于（分辨率-1）/電源電壓的分辨率，其中分辨率是DAC的分辨率（4位DAC為16階）。

　　對于采用5V電源的4位ADC，這將是15/16 x 5V = 4.69V

　　不過，這可以用精確的放大器增益來校正，我們將在后面看到。

　　考慮到4位網絡的輸出電壓限值為4.69V，5V電源和4位DAC的電壓階躍為4.69V/15 = 0.31V。

　　同樣，可以使用精密放大器增益將其校正至整個電源電壓范圍內，從而得到0.333V（與二進制加權DAC相同）：

　　與二進制加權DAC類似，如果要驅動任何負載，則需要一個放大器。為了將輸出調整回整個電源范圍，增益為

　　2t/（2t-1）可用于放大器，其中t也是總位數。換句話說，運算放大器增益應為分辨率/（分辨率-1），其中分辨率為DAC的分辨率（4位DAC為16階）。

　　這意味著設置RA=R（本例中為10k ），并且

　　RB= R x 2t-1對于4位DAC，這將是R x 15，在本例中為10k x 15 = 150k。然后，我們可以獲得5V的全輸出：

　　因此，需要一個任意值的精密電阻來調整至整個電源范圍，但這可能比二進制加權DAC所需的一系列精密電阻更容易處理。

　　其它類型的DAC

　　另一種DAC是濾波PWM型，PWM信號通過R-C濾波器網絡進行低通濾波（如PWM信號文章），但這需要相對復雜的電路來產生PWM，并且響應時間不如本文討論的純阻性DAC類型那么快。

　　審核編輯：黃飛