Tipos de DAC:Noções básicas sobre conversor digital para analógico ICS

Tipos de DAC, os sinais são geralmente classificados em grandes grupos, sinal digital e sinal analógico. E para cada chamada, existem diferentes tipos de aplicativos. Por exemplo, eletrônicos analógicos, como interruptores de energia e amplificadores operacionais, usam um sinal analógico. Ao contrário, os sinais digitais estão na eletrônica digital como microprocessadores, microcontroladores, flip-flops, portas lógicas, entre alguns.

Para uma melhor funcionalidade de ambos os sinais, há sempre a necessidade de converter ambos os sinais de uma forma para outra para melhor funcionalidade de ambos os sinais. E assim, usamos um conversor analógico para digital (ADC) ou um conversor digital para analógico.

Hoje, nosso foco é o conversor digital para analógico (DAC), também conhecido como D/A ou D2A.

O que é DAC (Conversor Digital para Analógico)?

DAC (Digital to Analog Converter) é um CI que converte valores digitais, na forma de códigos digitais, em tensão/corrente analógica. Muitas vezes, os computadores usam o DAC para entender sua operação analógica por outros dispositivos digitais, como um telefone celular.

(vários conversores digitais para analógicos)

Como funciona um DAC?

Vamos a um conceito de usar um microfone para gravar áudio através de um computador.

Sob tal circunstância, o sinal/fala de áudio é uma variável física que precisa de formatação digital antes de gravar no computador. Portanto, usaremos conversores Analógico para Digital.

(microfone).

Mais tarde, se desejar reproduzir o áudio gravado por meio de um alto-falante, você empregará um DAC. Ele converterá o sinal digital em um sinal analógico.

Tipos de DAC

Circuito conversor D/A de resistor ponderado binário

Você precisará de uma fonte de corrente ou resistor para converter cada bit de entrada digital neste DAC. Os resistores têm uma conexão entre o ponto de soma e as entradas. E através de um circuito amplificador somador, você gerará a saída.

Diagrama de circuito de um DAC de peso binário

A partir do diagrama acima, podemos observar o seguinte;

• Primeiro, os componentes existentes incluem um amplificador operacional, um resistor de feedback e quatro outros resistores conectados ao terminal de entrada do amplificador operacional.
• Os resistores no terminal do amplificador operacional são resistores variáveis.

Usaremos a equação abaixo para obter uma tensão de saída do circuito amplificador somador.

V _o =–R (DR+ C2R +B4R+ A8R)

Portanto;

As letras D, C, B e A são entradas digitais com valores diferentes. A está no LSB, enquanto D está no MSB.

V =Tensão analógica de saída

Circuito conversor D/A de escada binária ou escada R–2R

Um DAC de escada binária tem dois valores de resistor, 2R e R. No entanto, sua velocidade de conversão geralmente diminui devido à capacitância parasita.

Mais adiante, o bit de entrada controla a alternância entre a entrada inversora e o terra do op-amp. Depois que as informações binárias chegarem aos resistores (2R), você obterá a saída na parte inferior da escada binária.

Diagrama de circuito de um DAC Ladder R-2R

A fórmula para obter a tensão de saída da escada binária é a seguinte;

V _o =–R × (D2R+ C4R +B8R+ A16R)

Tipos de DAC– DAC segmentado

O DAC segmentado é um tipo de DAC cujo design baseia suas especificações no desempenho. É uma combinação de dois ou mais DACs, pois não requer arquitetura. Por exemplo, você combinará o DAC codificado por termômetro com o DAC ponderado binário e, em seguida, separará o código binário de entrada em dois segmentos.

Um conversor digital para analógico segmentado

A estrutura de peso binário funcionará em LSB enquanto o DAC codificado por termômetro se aplica em MSB. Dessa forma, você terá um chip compacto.

Além disso, à medida que os bits de entrada aumentam, o tamanho do codificador aumenta. Portanto, você precisará de mais interconexões e switches.

Tipos de DAC– DAC Delta-Sigma

Um DAC delta-sigma é de longe o mais preciso e rápido. Também compreende diferentes blocos conforme listado abaixo;

• Interpolação filtro . Reduz o tempo de amostragem enquanto aumenta a taxa de amostragem, aumentando a frequência de amostragem em quatro vezes. Os dados do filtro então chegam ao bloco modulador como uma entrada.
• Delta –sigma modulador . O modulador funciona como um filtro passa-baixa para o sinal de entrada e um filtro passa-alta para o ruído de quantização.
• 1 –Bit CAD . Cada bit é convertido de amostras digitais para formas analógicas para amplificação adicional.
• Analógico saída filtro . Aqui, o bloco filtra a saída DAC e então produz os sinais analógicos.

DAC delta-sigma

Vantagens e desvantagens do DAC

Vantagens

• Primeiro, você pode obter alta precisão e resolução com ele.
• Então, você pode implementá-lo facilmente.
• Por último, um dos tipos de DAC, ou seja, circuito de resistor ponderado, é um circuito de conversão rápida em comparação com outros métodos de conversão.

Tipos de DAC– Desvantagens

• Os resistores de peso binário emitem uma dissipação de alta potência.
• Em segundo lugar, os resistores nos circuitos podem levar a não linearidade, erro de deslocamento e erro de ganho.
• Alguns dos tipos de circuito DAC podem precisar de alguns outros componentes, o que é impraticável. No entanto, existem chips DAC discretos disponíveis que podem usar um microcontrolador via I2C e SPI para se comunicar.
• Além disso, há um atraso nos conversores ladder R-2R, pois o circuito requer comutação dependendo das entradas.
• Apesar de ser preciso, torna-se impossível produzir valores de tensão contínuos porque o número binário determina os passos de tensão.
• Finalmente, você deve ter os mesmos níveis de tensão para cada entrada em um resistor ponderado DAC. Ou seja, você precisará de quatro resistores para um conversor de 4 bits.

Tipos de DAC– Como usar um DAC?

Muitas vezes você encontrará DACs embutidos em um microcontrolador ou usados ​​como circuitos integrados separados, sendo o último mais comum. Exemplos comuns de DACs IC incluem DAC0808, DAC0832, DAC7715, entre outros.

Para este segmento, usaremos o MCP4725 DAC IC para compreender melhor como usar um DAC. E como funciona em conjunto com um Arduino, é fácil encontrar suas bibliotecas e documentação.

Tipos de DAC–Recursos do MCP4725 DAC IC

• Em primeiro lugar, sua embalagem está disponível em um pacote SOT23-6. A compacidade do pacote economiza espaço de armazenamento.
• Funciona bem com a interface de comunicação i2C. Portanto, ele usará apenas dois relógios seriais e pinos de dados seriais. Ao mesmo tempo, a velocidade pode ter uma faixa entre 100kHz e 3,4MHz.
• Além disso, você pode alterar o pino de endereço i2C conectando-o a GND ou Vcc ao usar vários dispositivos.
• Por último, mas não menos importante, tem uma resolução de 12 bits que é melhor que a resolução de 8 bits do Arduino. Com uma tensão de alimentação de 5V, cada conversão de dígito binário para uma tensão de 1,22mV, ou seja, 5V/ (212).

Aplicativos de DAC

Você pode usar o DAC nos seguintes aplicativos;

• Potenciômetros digitais,
• Os sistemas de aquisição de dados digitais,
• Processamento de sinal digital como na edição de áudio e
• Fontes de alimentação digitais para microcontroladores.

Conclusão

Para concluir, os DACs são, sem dúvida, componentes cruciais que conectam sinais analógicos e digitais. Por esse motivo, eles permitem uma conexão entre máquinas em geral, convertendo a contagem binária em um nível de tensão discreto.

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