DAC基本架构I ：DAC串和温度计(完全解码) DAC.pdf

MT-014 指南 DAC基本架构I ：DAC串和温度计（完全解码）DAC 作者：Walt Kester 简介 与其将DAC视为具有数字输入和模拟输出的黑匣子，不如了解当今所用的DAC基本架 构，这样将更有利于应用，而且能简化选型过程，否则考虑到市场上数不胜数的DAC ，产 品选型可能非常棘手。 本指南讨论最基本的DAC架构：“串”DAC和“温度计”DAC。串DAC的起源与开尔文爵士有 关，他于19世纪中叶发明了开尔文分压器。串DAC在当今颇受欢迎，特别是在典型分辨率 为6到8位的数字电位计等应用中。温度计DAC则相对独立于代码相关的开关毛刺，因而是 低失真分段DAC和流水线式ADC的常用构建模块。 开关：简单的1位DAC 把一个转换开关(单刀双掷SPDT开关)看作1位DAC是合理的，如图1所示，该开关在基准电 压与地之间或相等的正负基准电压之间切换输出。这种简单的器件是许多复杂DAC结构的 组成元件，在过采样应用中，它用作我们后面将会讨论到的许多Σ-Δ型DAC的基本模拟元 件。简单的开关也很容易利用标准CMOS工艺实现。不过，它实在是过于简单，不需要进 行详细讨论，考虑更为复杂的结构将更有意义。 V REF OUTPUT 图1：1位DAC：转换开关(单刀双掷SPDT) 开尔文分压器(串DAC) 除了上述转换开关之外，最简单的DAC结构就是图2所示的开尔文分压器或串DAC 。这种 N N DAC的N位版本由2 个等值串联电阻和2 个开关(通常为CMOS)组成，该信号链的每个节点 Rev.A, 10/08, WK Page 1 of 6 MT-014 与输出端之间都有一个开关。输出通过闭合其中的一个开关而从适当的抽头获得(对于N位 N 数据，将2 个开关解码为1涉及到略微复杂的数字技术，但数字电路很便宜)。这种DAC的 起源可以追溯到开尔文爵士于19世纪中叶的发明，它首先是用电阻和继电器实现，继而在 1920年代用真空管实现(参见参考文献1、2 、3)。 V REF R 3-TO-8 3-BIT DECODER DIGITAL R INPUT R 8 TO R SWITCHES ANALOG OUTPUT R R CIRCA 1920 R SWITCHES WE