Por que devemos precisar dos CIs do CAD?

Por favor, veja o esquema abaixo. Este é um somador resistivo muito simples que funciona bem com qualquer padrão! (TTL, CMOS, ...) ou qualquer voltagem arbitrária que é alimentada nele. Por outro lado, como não há componente ativo, é extremamente rápido. É feito apenas de alguns resistores, por isso é muito barato. Por outro lado, não há limitações para o número de bits de entrada (ele pode ser facilmente expandido para 32, 64 ou centenas de bits).

Então, por que precisamos de CIs DAC? Estou procurando um DAC de alta frequência e 32 bits. Tais dispositivos não são encontrados facilmente e, se encontrados, são bastante caros. Qual é a vantagem pela qual devo pagar para encontrar esses dispositivos? Eu acho que deve haver alguma vantagem que eles valem a pena ser comprados. A única coisa em que consigo pensar é na amplificação inerente (por exemplo, TTL -> 10V ou mais), mas esse objetivo é simplesmente alcançável com qualquer tipo de amplificação.

O que você tem ali é o que é conhecido no campo como um R-2R DAC, um dos muitos tipos diferentes de topologias de conversor digital para analógico frequentemente empregadas. Você respondeu sua própria pergunta: por que precisamos de DACs quando temos essa topologia de DAC? Porque é um DAC!

Os DACs R-2R, por si só, não são excelentes como um conversor digital para analógico de uso geral. A impedância de saída de um R-2R DAC é muito alta, o que significa que a largura de banda será rapidamente muito limitada. Mesmo algumas dezenas de capacitâncias de picofarads na saída reduzirão a largura de banda efetiva e aumentarão o tempo de acomodação na região de MHz. E isso é igualmente verdadeiro se você armazenar em buffer a saída com um seguidor de opamp - opamps bem aparados não são fornecidos com capacitâncias de entrada abaixo de pF, e reduzir as resistências da escada R-2R aumenta rapidamente o consumo de energia até o ponto inaceitavelmente alto . Não me entenda mal, existem DACs R-2R com largura de banda super alta no mercado, mas esses são os tipos de chips que você encontra em geradores arbitrários de formas de onda em alguns escopos, e eles têm um pouco de dissipador de calor e ventilador em cima deles .

Existem outras vantagens e desvantagens que você pode fazer com outras topologias do DAC. Por exemplo, os DACs delta-sigma não precisam ter um opamp de saída de buffer de precisão e, portanto, podem ser estendidos para profundidades de bits muito altas (24-32 bits), onde o R-2R - por causa do critério de buffer de saída - raramente ultrapassa os 12 bits . A aproximação sucessiva é outra topologia usada, que possui uma amostra e retenção na saída que pode ser acionada com impedância extremamente baixa (a mesma razão pela qual inversamente os ADCs SAR podem ter uma impedância de entrada muito alta).

O que você tem lá é chamado de escada do resistor R2R. Os CIs que você pode comprar também possuem essa rede internamente, mas como é integrada, é muito mais fácil garantir a precisão. Veja a entrada da Wikipedia sobre por que é tão importante ter valores exatos do resistor. Eu diria que é quase impossível alcançar a precisão de circuitos integrados com hardware discreto.

Muitos DACs também têm interfaces seriais, portanto você não precisa de tantos pinos do seu MCU para usá-los.

• Tamanho versus bits de resolução (depende da arquitetura)
• Consumo de energia (passivo, também depende da arquitetura)
• Efeitos de carga (impedâncias de entrada / saída)
• O nível das etapas de quantização depende dos dispositivos conectados (consulte efeitos de carga)
• Precisão
• Precisão
• Ruído
• Largura de banda dependente de dispositivos conectados (consulte efeitos de carga)
• Muitos componentes críticos ...