Tricky Circuit

Чотирибітний ЦАП із драбинкою R–2R

Перетвори чотири біти на напругу

DAC — Digital to Analog Converter, цифро-аналоговий перетворювач, ЦАП: число стає напругою. Драбинка R–2R поєднує опори R і вдвічі більший 2R. Біт — 0 або 1. LSB — Least Significant Bit, молодший біт із вагою 1; MSB — Most Significant Bit, старший із вагою 8. Чотири біти вибирають 16 рівнів.

Відкрити інтерактивний дослід

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ СТІЛ

Змінюй налаштування схеми, передбачай покази та перевіряй розв’язання завдання. Це навчальні моделі; припущення пояснено в кожному уроці.

Увійди, щоб зберігати прогрес. Прогрес гостя зберігається на цьому пристрої.

Відкрити лабораторію в повному вікні

Як це працює

Ідеальна чотирибітна драбинка з буфером, що повторює напругу без навантаження драбинки. Вихід без навантаження, опорна Vref — 1–5 V. Похибки опорів, викиди перемикання, час усталення й межі струму не враховані.

b0–b3 мають ваги 1, 2, 4, 8; код — їхня зважена сума. Vout — вихідна, Vref — опорна напруга. Крок молодшого біта — Vref/16. Код 15 на крок нижчий за Vref.

Складність

  1. Збери · Спостерігай

    Увімкни за Vref = 5 V. Лише b3 = 1, код 8, дає 2.5 V.

    Потрібна підказка?

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

  2. Досліди · Експериментуй

    Залиш Vref = 5 V. b2 = b0 = 1, решта 0: код 5 дає 1.5625 V.

    Потрібна підказка?

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

  3. Розв’яжи · Розв’яжи

    За Vref = 5 V усі чотири біти 1, код 15. Досягни 4.6875 V та поясни відсутній крок.

    Потрібна підказка?

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

Додаткові матеріали та картки схем

Чотирибітний ЦАП із драбинкою R–2R

Цифровий контролер зберігає числа, а аналогова схема реагує на напругу. Драбинка з’єднує світи: перемикачі вибирають частки опорної напруги, що додаються на виході.

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

За 5 V крок дорівнює 0.3125 V. Найвищий код — 15 кроків, тобто 4.6875 V. Між сходинками немає значень без додаткової схеми.

Корисний зв’язок

Потрібні лише два номінали опорів. Точність співвідношень важливіша за особливий абсолютний номінал.

Несподівана деталь

Ще один біт подвоює кількість кодів і вдвічі зменшує ідеальний крок за тієї самої опорної напруги.

Помилка, якої варто уникати

Шістнадцять кодів — від 0 до 15. Ділення на 15 порушує формулу цієї моделі.

Код 8, Vref змінюється з 5 V до 2 V. Vout стане…

  1. 1 V
  2. 2 V
  3. 2.5 V
Читати далі

Код 8 вибирає половину опорної: 2 × 8/16 = 1 V.

Половина опорної

Увімкни лише старший біт.

Код 8 дає 2.5 V за опорної 5 V.

Перша маленька сходинка

Увімкни лише молодший біт.

Код 1 дає 0.3125 V за опорної 5 V.

Спробуй іншу зміну

Порівняй 7 (0111) і 8 (1000). Змінюється багато бітів, але напруга зростає на один крок. Справжні перемикачі можуть дати короткий викид, якого модель не показує.

wiki.analog.com