了解R2R和電阻串DAC架構之間的差異

　　R2R 架構

　　R2R 架構主要是由形成一個(gè)電阻梯形的并聯(lián)電阻組成。圖4 顯示了一種可能的 R2R 梯形，這是一款乘法 DAC(MDAC)，其 R2R 梯形的頂部與外部參考電壓相連。該架構可以輸出一個(gè)相當于數字輸入代碼的電流。

圖4 主要的電流輸出 R2R 架構

　　在硅片中實(shí)施一個(gè) R2R 梯形的另一種方法如圖5 所示。

圖5 主要的電壓輸出 R2R 架構

　　其外部參考電壓沒(méi)有和 R2R梯形直接連接。根據不同的數字輸入代碼，開(kāi)關(guān)將通過(guò) R2R 網(wǎng)絡(luò )把參考電壓或接地電平連接至輸出緩沖器，該輸出緩沖器將所生成的電壓信號轉換成輸出電壓。

　　圖5 所示的架構只允許從 0V 到應用外部參考電壓的單極輸出電壓(請注意，DAC 的電源電壓必須等于或高于參考電壓)。通過(guò)將接地電平連接至一個(gè)額外的外部負參考電壓可以對后來(lái)提及的架構進(jìn)行修改，而通過(guò)修改該架構則可以實(shí)現雙極運行。

　　圖6 顯示了修改后的架構。

圖6 主要的雙極 R2R 架構

　　此種類(lèi)型的架構還可用于選擇靈活的參考電壓。雖然 VREFL 可以為負電壓，但不需要讓其為負電壓。但是，VREFL 必須要低于 VREFH。詳盡的描述與參數請參見(jiàn)現有的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，如：DAC7714(見(jiàn)參考書(shū)目1)。

　　R2R DAC 具有低噪聲和高精度的優(yōu)點(diǎn)，其可能會(huì )提供 ±1 LSB INL 的卓越精度和DNL 性能。而且，該架構可實(shí)現高電壓輸出，MDAC 擁有較快的建立時(shí)間(小于 0.3 μsec)，以及大于 10 MHz 的乘法帶寬。一般而言，其他 R2R 拓撲結構僅擁有中等的建立時(shí)間性能。

　　對于更寬泛的應用范圍(如數控校驗或工業(yè)可編程邏輯控制(PLC))而言，MDAC 為設計人員在選擇使用外部輸出緩沖器方面的靈活性使該架構類(lèi)型更為有用。設計人員可以為特定的應用挑選最佳的運算放大器。另一方面，對于板上器件數量不斷增加的低阻抗連接而言，需要一個(gè)外部緩沖器。其次，與 R2R 架構相比，突波能量當然更適合電阻串架構，因此，對于波形生成和其他突波能量敏感型應用而言，很少采用 R2R DAC。

　　結論

　　我們不但要考慮諸如增益誤差或偏移誤差等其他電氣規范，而且還要考慮隨著(zhù)溫度變化而發(fā)生的漂移或滿(mǎn)量程誤差等重要的參數，這些參數通常與具體的架構無(wú)關(guān)。為了有一個(gè)良好的開(kāi)端，設計人員應首先查看基本要求并問(wèn)問(wèn)自己對最低精度和線(xiàn)性度有何要求。如果是在閉環(huán)應用中，那么一款較低成本且線(xiàn)性較差的電阻串 DAC 就足夠了；而如果是在開(kāi)環(huán)應用中，則 R2R 架構在提供更佳的線(xiàn)性度和更高的精度方面就顯得更加出色。

　　參考文獻

　　[1] TI 《DAC7741 產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)》，網(wǎng)址：www.ti.com/sc/device/dac7714

　　[2] TI 《放大器和數據轉換器選擇指南》(修訂版 B)，網(wǎng)址：focus.ti.com/lit/ml/slyb115b/slyb115b.pdf

　　[3] TI 《數模轉換器產(chǎn)品規劃》，網(wǎng)址：www.ti.com/dataconverters