Tricky Circuit

DAC de quatro bits com escada R–2R

Transforma quatro bits em tensão

DAC significa Digital to Analog Converter, conversor digital-analógico: transforma um número em tensão. A escada R–2R usa resistências R e o dobro 2R. Um bit é 0 ou 1. LSB (Least Significant Bit), bit menos significativo, pesa 1; MSB (Most Significant Bit), mais significativo, pesa 8 aqui. Quatro bits escolhem 16 níveis.

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BANCADA DE EXPERIÊNCIAS

Muda as definições do circuito, prevê as leituras e verifica um desafio. São modelos educativos; cada lição explica os pressupostos.

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Como funciona

Escada ideal de quatro bits com buffer que segue a tensão sem carregar a escada. Saída sem carga, referência Vref de 1–5 V. Erros, transientes de comutação, tempo de estabilização e limites de corrente são omitidos.

b0–b3 têm pesos 1, 2, 4 e 8; código é a soma ponderada. Vout é saída, Vref referência. Um passo LSB é Vref/16. Código 15 fica um passo abaixo de Vref.

Dificuldade

  1. Monte · Observa

    Liga com Vref = 5 V. Apenas b3 = 1, código 8, dá 2.5 V.

    Precisa de uma dica?

    Vref=5 V; b3=1; b2=b1=b0=0 → 2.5 V

  2. Explore · Experimenta

    Mantém Vref = 5 V. b2 = b0 = 1, os restantes 0: código 5 dá 1.5625 V.

    Precisa de uma dica?

    Vref=5 V; b2=b0=1; b3=b1=0 → 1.5625 V

  3. Resolva · Resolve

    Com Vref = 5 V coloca os quatro bits em 1, código 15. Obtém 4.6875 V e explica o passo ausente.

    Precisa de uma dica?

    Vref=5 V; b3=b2=b1=b0=1 → 4.6875 V

Leituras adicionais e receitas de circuitos

DAC de quatro bits com escada R–2R

Um controlador digital guarda números; o circuito analógico responde à tensão. A escada liga os mundos: interruptores escolhem frações da referência que se somam na saída.

code = b0 + 2b1 + 4b2 + 8b3; Vout = Vref × code/16; ΔV = Vref/16

A 5 V, um passo é 0.3125 V. O máximo tem 15 passos, 4.6875 V. Não há valores entre degraus sem outro circuito.

Uma ligação útil

Bastam dois valores de resistência. A precisão das proporções importa mais que um valor absoluto especial.

Um detalhe surpreendente

Mais um bit duplica os códigos e divide o passo ideal por dois com a mesma referência.

Um erro que vale evitar

Dezasseis códigos vão de 0 a 15. Dividir por 15 seria errado nesta equação.

Com código 8, Vref muda de 5 V para 2 V. Vout será…

  1. 1 V
  2. 2 V
  3. 2.5 V
Saiba mais

Código 8 escolhe metade da referência: 2 × 8/16 = 1 V.

Metade da referência

Ativa só o bit mais significativo.

Código 8 produz 2.5 V com referência de 5 V.

O primeiro degrau

Ativa só o bit menos significativo.

Código 1 produz 0.3125 V com referência de 5 V.

Experimenta outra mudança

Compara 7 (0111) e 8 (1000). Muitos bits mudam, mas a tensão sobe só um passo. Interruptores reais podem gerar um transiente breve, omitido aqui.

wiki.analog.com