v+ r8 v7 - tnt.etf.rstnt.etf.rs/~oe3de/pdf/3. da konverzija.pdf · da konverzija 7 digitalna...

DA konverzija

1

Digitalna elektronikaDA konverzija

0 1 2 3 4 5 6 7 8 N

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Vo

Karakteristika konverzije

ofset

n

i

iiofsetO VbVDV

1

0

2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 N

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Vo

Digitalna elektronikaDA konverzija – DA konvertor sa naponskim nizom

V-

V+

V0

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

R0

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

ii

O R

VVRVV 0

iiR

VVRRVV )( 101

ii

k

iik R

VVRVV )(

0

12011 VVVVVV kk RRRR 821 ...

08 RR

VVR

000 8 RR

VVRVVVofset

20

2

000

0

0

RRGNDVV

RGNDVV

ofset

ofset

Koliko je R8?

DA konverzija

2


8)( 012

refout

VbbbV

Tačnost i preciznost Vref?

Digitalna elektronikaDA konverzija – Izvor referentnog napona

Fleksibilnost, temperaturna stabilnost?

Šum...

DA konverzija

3

Digitalna elektronikaDA konverzija – Izvor referentnog napona

Bandgap reference


CR

RRR

VVbbb

out

out

refout

358

5101012

Od trenutka kada su postavljeni prekidači do trenutka dok nije “važeći” izlaz

Brzina konverzije konvertora.

Ovde konkretno zavisi od koda.

DA konvertor = idealan naponski izvor

DA konverzija

4


Karakteristike operacionog pojačavača?

Digitalna elektronikaDA konverzija – DA konvertor sa naponskim nizom i interpolacijom

Velika rezolucija? Broj otpornika? Interpolacija!

64)(

88)(

8)(

8)(

8

8)(

012345

012345

345

012

refout

refrefout

ref

ref

out

VbbbbbbV

Vbbb

VbbbV

VbbbV

VVV

VVbbbVV

Umesto 64, 16. Dodatak dva operaciona. Kašnjenje? Ofseti?

DA konverzija

5


Presavijanje

64)(

88)(

8)(

8)(

8

8)(

012345

012345

345

012

refout

refrefout

ref

ref

out

VbbbbbbV

Vbbb

VbbbV

VbbbV

VVV

VVbbbVV

Zavisno od segmenta drugačije upravljanje desnim prekidačima


Triki!

8

77

RRR

Zato je najviši otpornik R/8

DA konverzija

6


Referentni napon koliko dobar?Izlazna otpornost izvora referentnog napona?Uparenost otpornika?Otpornici veliki ili mali?Brzina i karakteristike prekidača?Brzina potrebnih kombinacionih mreža?Brzina, ofset, .... operacionih pojačavača?Masa digitalna, masa analogna?

Na šta mora da se obrati pažnja.

Digitalna elektronikaDA konverzija – Kodovi

Decimalnavrednost

Binarni Grejov Šetajuca jedinica

Termometarski

0 000 000 00000001 0000000

1 001 001 00000010 0000001

2 010 011 00000100 0000011

3 011 010 00001000 0000111

4 100 110 00010000 0001111

5 101 111 00100000 0011111

6 110 101 01000000 0111111

7 111 100 10000000 1111111

Unipolarni

DA konverzija

7

Digitalna elektronikaDA konverzija – Kodovi

Decimalnavrednost

Drugi komplement

Znak i apsolutna vrednost

Binarni ofset

‐4 100 000

‐3 101 111 001

‐2 110 110 010

‐1 111 101 011

0 000 100,000 100

1 001 001 101

2 010 010 110

3 011 011 111

Bipolarni

Digitalna elektronikaDA konverzija – sa strujnim izvorima

Termometarski kod

Jednake strujne izvore relativno lako pravimo.Operacioni pojačavač je opcioni za integrisani konvertor; možda je bolje da ostavimo korisniku da dodaje kakav mu za aplikaciju odgovara.A onda može preko otpornika da podešava napon pune skale, odnosno vrednost napona 1LSB, dodaje ofset, itd....

refU

refI

outofsetout

n

iiref

n

irefiout

RI

I

RIVV

BIIBI

1

0

1

0

Konačna otpornost strujnih izvora?Jednakost strujnih izvora?Brzina i karakteristike prekidača?Brzina, ofset, .... operacionog pojačavača?

DA konverzija

8

Digitalna elektronikaDA konverzija – sa strujnim izvorima

refn I22

refI2ref

n I12 refI

Binarni kod

refU

refI

outofsetout

nref

n

i

iiref

n

iref

iiout

RI

I

RIVV

bbbIbIIbI

)...(22 011

1

0

1

0

Digitalna elektronikaDA konverzija – sa otpornom težinskom mrežom

refn I22

refI2refn I12

refI

Binarni kod

refU

refI

outpofsetout

ofsetrefref

ii

nref

n

i

iiref

n

i i

ofsetrefiout

RI

I

IRVVR

VVI

RRRR

bbbIbIR

VVbI

2

)...(2

0

011

1

0

1

0

Kako u težinskoj mreži napraviti veliki opseg vrednosti

DA konverzija

9

Digitalna elektronikaDA konverzija – sa otpornom težinskom mrežom i brzim postavljanjem

outrefrefn

X

refrefn

outFSX

IIBIBI

BIIIII

))12((

)12(

Digitalna elektronikaDA konverzija – sa otpornom lestvičastom mrežom

VnI

Vkkn

Vnn

ofsetrefVn

II

II

III

R

VVII

2

12

122

1

2

12

1

2

1

0

12

1

0

02

out

nout

I BI

I B I

DA konverzija

10

Digitalna elektronikaDA konverzija – greške konverzije

mreze

pososp

mreze

ososout R

RVVR

R

VV 1

Vofset je do sada bio naponski izvor preko kojeg smo podešavali ofset karakterisike tj, pomerali je gde želimo.A šta ako je to ofset operacionog pojačavača?Znači nismo želeli da pomeramo karakteristiku ali u modelu postoji taj generator.

R mreze je zavisno od koda, tako da je i uticaj na izlazu zavistan od koda!Raste DNL i INL!


refn I22

refI2refn I12

refI

Računali za ovo ali sada smatramo Vofset neželjenim

DA konverzija

11


osref

osU

osref

osI

osoutpofset

osout

ofsetrefosref

ii

nosref

n

i

ii

osref

n

i i

ofsetrefi

osout

RI

I

IRVV

R

VVI

RRRR

bbbIbIR

VVbI

2

)...(2

0

011

1

0

1

0

refU

refI

outpout

refref

ii

nref

n

i

iiref

n

i i

refiout

RI

I

IRVR

VI

RRRR

bbbIbIR

VbI

2

)...(2

0

011

1

0

1

0

Nema ofseta Računali kada ga ima

Greška na izlazu

R

RbbbVV

VR

VV

R

VRbbb

VIIRbbbVIIRVVV

pnofsetout

ofsetofsetrefref

pn

ofsetosrefrefpnofset

osoutoutp

osoutoutout

)...(1

)()...(

)()...()(

011

011

011


Otpornik Rp nije tačan?Otpornici Rk u mreži nisu tačni?Kako to utiče u težinskoj a kako u lestvičastoj mreži?

DA konverzija

12

Digitalna elektronikaDA konverzija – strujni izvor sa velikom izlaznom otpornošću

Digitalna elektronikaDA konverzija – strujni izvor sa velikom izlaznom otpornošću

Površine emitora?Da bi tranzistori imali isto Vbe za različite struje, i površine moraju biti različite.A isto Vbe treba da bi gornji krajevi otornika 2R bili na istim potencijalima. Da se ne narušava simetrija.

DA konverzija

13

Digitalna elektronikaDA konverzija – kaskadna realizacija

-

+Vout

Iout

Rp

16

15 LSBI 15R

ILSB IMSB

R

16LSBI

ILSB i IMSB mreže napravljane na isti način. Vrednosti bitskih strujnih izvora isti.

Digitalna elektronikaDA konverzija – master-slave konfiguracija

DA konverzija

14

Digitalna elektronikaDA konverzija – iste vrednosti strujnih izvora u R-2R mreži

Naponski izlaz!

Digitalna elektronikaDA konverzija – segmentni

Monotonost karakteristike – kako obezbediti

DA konverzija

15

Digitalna elektronikaDA konverzija – segmentni

Digitalna elektronikaDA konverzija – AD9775

DA konverzija

16

Digitalna elektronikaDA konverzija – snimanje statičke karakteristike

Digitalna elektronikaDA konverzija – vreme postavljanja

Vreme konverzije=vreme postavljanja=settling time

DA konverzija

17

Digitalna elektronikaDA konverzija – glič

011..11 ‐> 100..00

011..11 ‐> 111...11 ‐> 100..00 pozitivan glič

011..11 ‐> 000...00 ‐> 100..00 negativan glič

I mnogo varijanti između

Termometarski kod?Grejov kod?Neki drugi?

Digitalna elektronikaDA konverzija – merenje vremenskih karakteristika

Princip

Testno kolo

DA konverzija

18

Digitalna elektronikaDA konverzija – merenje frekventnih karakteristika

Digitalna elektronikaDA konverzija – merenje frekventnih karakteristika

?

4096/127=32.25

DA konverzija

19

Digitalna elektronikaDA konverzija – kapacitivni DA konvertor

Vout

Cn 12 Cn 22 C2 C C

"0" "1"

reset

+Vref

b0b1bn-2bn-1

U toku resetne faze svi kondenzatori su na naponu 0.bi=/reset*Bi

U toku faze postavljanja prekidačima upravljaju bitske vrednosti./reset=1


Vout

Cn 12 Cn 22 C2 C C

otvoren

+Vref

Ci2

Faza postavljanja

+Vref

SuperpozicijaSamo bi=1

1

0

1

,0

22

2

2

21212

2

2

22

2

n

i

iin

refout

refn

i

in

i

i

refn

ikk

ki

i

i

bV

V

V

CCCC

CV

CCC

CV

DA konverzija

20


Cn 12 Cn 22 C2 C C

"0" "1"

reset

+Vref

b0b1bn-2bn-1

-

+Vout*C

pC

parazitna

1

0

1

0

1

0

2

2

2

n

i

iiref

ppout

n

i

iiref

n

ii

refi

ii

bVC

C

C

QV

bCVQQ

CVbQ

Digitalna elektronikaDA konverzija – kapacitivni DA konvertor – kompenzacija ofseta

Cn 12 Cn 22 C2 C

"0" "1"

reset

+Vref

b0b1bn-2bn-1

-

+ Vout*C

pC

Vos

/reset reset

reset /reset

U toku resetne faze‐prazne se sve kapacitivnosti u težinskoj mreži‐izlazna kapacitivnost se puni na napon Vos

U toku faze postavljanja

1

0

1

0

1

0

22

2

n

i

iiref

p

n

i

iiref

pososCosout

n

i

iiref

posC

bVC

CbV

C

CVVVVV

bVC

CVV

p

p

DA konverzija

21

Digitalna elektronikaDA konverzija – kapacitivni DA konvertor – kaskadna realizacija

C2CC C4 C2C C4

XC

MSBCi

LSBCi

X

i

i

CMSB

CLSB

C ?

ref

X

X

i

iMSB

refX

X

X

X

i

iLSB

V

LSBCLSBC

MSB

C

VMSBC

C

MSBC

MSBCLSB

C

2

2

mreziLSBubitabrojkiLSBk

iMSB ,2

12

22

2

kX

refX

X

X

X

ik

ref

X

X

i

LSBC

VMSBC

C

MSBCMSBC

LSB

C

V

LSBCLSBC

MSB

C

U primeru CCX 7

8

2

2 1

kX

X kX

C LSBC C C

C LSB


D D

VrefIout

/Iout

PIPO – parallel in parallel out = PR-prihvatni registar

PR

SC

VrefIout

/Iout

D

SC

registar za podatake koji upravljaju prekidačima često unutar DA konvertora

DA konverzija

22

Digitalna elektronikaDA konverzija – množeći DA konvertor

D1

D2

Vref

Vref

Vo

V=K*D1*D2

Vs=K1*D1

DAC

U principu svaki DA konvertorje množeći.

Pitanje je samo u kolikokvadranata može da radi

Da li Vref može da bude i pozitivno i negativno.

Da li je sam konvertor bipolaran.

D

Vref

DAC

D Vo

Digitalna elektronikaDA konverzija – unipolarna

Vref

-

+ Vout

pR

D DVref

Iout

/Iout

pR

pR

pref RVKD

pref RVKD

prefx RVKDV

pR

prefx RVKDV

DA konverzija

23

Digitalna elektronikaDA konverzija – bipolarna

oR

min

max

1212

0

VVVD

VVVD

R

RDVRVKDVV

Un

ooutn

oout

oIU

oIxorefoout

Sa ofsetom

12

12

2121212

012

120

12120

01211...011

1

1

11

1

1

11

1

n

Un

out

Un

Un

Un

outn

outn

Un

out

Un

xUn

x

outn

ofset

DV

VD

VD

VD

VV

VD

MSB0‐pozitivni1‐negativniOfset dodajemo

12 1nx UV


pR

oR

max

min

1212

0

VR

RVVD

VR

RVVD

R

RDR

RV

R

VIRV

Un

o

poout

n

o

poout

pIU

pIo

po

o

ooutpout

Sa ofsetom

1

1

11

1

1

10

11

1

2

2

)12(12212

02

20

2220

0200...100

n

Un

out

Un

Un

Un

outn

outn

Un

out

In

Un

p

ooU

n

o

po

outn

ofset

DV

VD

VD

VD

RR

RV

R

RV

VD

MSB0‐negativni1‐pozitivniOfset dodajemo

12nout UV

DA konverzija

24


pR

oR

max11*

min1*

11

12112

00

2

VR

RVVDCD

VR

RVVDCD

R

RDDCR

RV

R

VIRV

Un

o

pooutn

n

o

pooutn

pIU

pIn

no

po

o

ooutpout

Sa ofsetomili drugi komplement

komplementdrugiC

ofsetC

DDCV

VDCD

VDCD

VDCD

RR

RV

R

RV

VDCD

n

Unn

nout

Un

Un

Un

outnn

Un

outn

outn

In

Un

p

ooU

n

o

po

outn

n

1

20

22

)12(122112

200

010

2220

0200...00

1

1*11

111

2*

11

*

1*

10

11

11


digresija

)2(2221

0

222

1

22221

222220

?22

*11

*111

*1

*11

1*11

11

1*11

1*11

11*11

1*11

1*11

DDDDDDD

DDD

komplementdrugi

DDDD

DD

DDDDCC

ofset

DDDDDCC

DDC

nnnn

nntn

tn

nn

nnn

nn

nnn

nnn

nnnn

nnn

nnn

DA konverzija

25


pR

1

1

1

1

1

2

02

)12(12

20

2

2)2()22(

)2(

n

outn

Un

outn

Un

out

pIU

pIn

pIn

pIn

pIoutoutpout

ofset

VD

VD

VD

R

RDRD

RDDRDDIIRV

Digitalna elektronikaDA konverzija – ?

Vref

VoutDn-1...D0 D

Vref

Iout

/Iout

pR

-

+

Rx

?Rx=?

?

DA konverzija

26

Digitalna elektronikaDA konverzija – ?

Vout

Dn-1...D0 DVref

Iout

/Iout

-+

VinR1

-

+

R2

?

v+ r8 v7 - tnt.etf.rstnt.etf.rs/~oe3de/pdf/3. da konverzija.pdf · da konverzija 7 digitalna...

Documents