單片機實現(xiàn)16位電阻分壓快速DAC電路 Multisim仿真原理圖

ID:384109 · 發(fā)表于 2022-10-8 09:15

樓主估計搞錯了一些概念，這個DAC結(jié)構(gòu)是沒問題的，也是常用的，只是用分立電阻元件和集成電路芯片里的電阻元件的制造方法和誤差是不同的，在集成電路芯片里的電阻精度在于芯片本身設(shè)計時的定位以及生產(chǎn)能達(dá)到的精度，這個極有可能超過1%的

ID:491577 · 發(fā)表于 2022-10-8 10:17

不知道40#想表達(dá)什么？22#給出的難道不是分立元件的？

ID:491875 · 發(fā)表于 2022-10-8 14:38

hhh402 發(fā)表于 2022-10-8 08:48
既然已經(jīng)做成了芯片并且還在銷售至少說明R-2R分壓做DAC芯片是可行的，精度低是相對的，畢竟是12位DAC，精度 ...

原理是可行的！商品化生產(chǎn)的芯片肯定可行，芯片廠商的工藝不是DIY可以復(fù)制的，因為復(fù)制的成本太高！

ID:151348 · 發(fā)表于 2022-10-8 15:51

STC單片機手冊上面也介紹過這個R-2R電路，轉(zhuǎn)換時間很快，有時間也搭個電路試試，手頭有不少74573之類的芯片，二者組合起來用，就當(dāng)自娛自樂DIY

ID:399179 · 發(fā)表于 2022-11-8 08:29

好熱鬧啊！真是學(xué)到不少知識！

ID:111280 · 發(fā)表于 2024-2-5 22:52

這樣直接使用開關(guān)來仿真是可以得到正確的結(jié)果的，但是如果使用單片機IO的話，就問題非常大了，因為IO無法完全輸出0伏，完全輸出為0伏，這樣才能正確的輸出結(jié)果的，我也做過相關(guān)的仿真，使用SPI驅(qū)動兩片595，接成這樣的R2R，結(jié)果是到某些值時，輸出的電壓倒回來了，不能線性，分析原因就是因為無法家祭無完全做到開關(guān)在0伏或者高電平狀態(tài)，因為電阻接通后還是存在電流的，嘗試換為100K和200K組成R2R后電流降下來輸出結(jié)果還算可以，但還是不能線性級進(jìn)，畢竟還存在一定電流，595的引腳還是無法完全達(dá)到0電平狀態(tài)

ID:111280 · 發(fā)表于 2024-2-5 22:59

這種R2R原理是正確的，但是唯一的問題是Io無法切底的輸出0伏（低電平），因為使用的電阻還會拉電流，造成Io更加的不能完全為0伏，另外高電平時也無法完全達(dá)到參考電壓，這就是問題，所以根本無法達(dá)到線性級進(jìn)輸出電壓，而且還會到某些邏輯組合時還會輸出倒退回來的電壓值，實際上與電阻的精度是否影響是無關(guān)的，即使電阻精度影響只會影響級進(jìn)的線性度，但不會級進(jìn)后電壓倒退回來，我也是通過仿真分析出來原因，除非使用16個繼電器，硬件式開關(guān)，這樣保證在低電平時處于完全的0伏，高電平時完全處于參考電壓，這樣出來隨便使用0.1%精度的電阻都能得到非常線性的輸出結(jié)果，所以關(guān)鍵就是模擬開關(guān)或者595移位寄存器的引腳（包括單片機的IO）都不能完全的低電平和高電平，所以用這種方案只有一條路，使用微型繼電器實現(xiàn)，但這樣一來就無法高速度DAC的，只能單純的低速輸出電壓了，除非找到一種模擬開關(guān)能達(dá)到純0伏低電平和純參考電壓的高電平

ID:111280 · 發(fā)表于 2024-2-5 23:08

如果使用HC595，這芯片引腳如果真的能輸出0伏，完全為0伏，然后R2R分別使用1M歐和2M歐作組合，也不會被上拉到HC595的引腳在低電平時造成不完全0伏，哪么這樣出來的結(jié)果也是可以的，只是電阻這么大，估計切換速度也快不起來，實際上看了HC595手冊介紹，輸出引腳是無法輸出0伏的，而且還要看對應(yīng)的引腳負(fù)載電流的大小引腳上的低電平電壓也不一樣的，單片機IO低電平輸出的電壓可以看對應(yīng)的單片機的手冊，這就是為什么這種R2R不能這樣使用的原因了，并不是什么電阻精度的問題，電阻精度的原因只會造成每步進(jìn)一個值，可能不哪么線性，每一級的間隔電壓不完全一樣，或者電阻溫飄造成輸出結(jié)果的變化而已，但不會造成電壓倒退回來的現(xiàn)象，所以只要電阻精度能保證一點，使用繼電器作為低頻率DAC是非常不錯的，只是成本高

ID:111280 · 發(fā)表于 2024-2-5 23:23

更詳細(xì)的說一下原因，比如輸出某個DAC值的數(shù)字，對應(yīng)著R2R的每一個端的開關(guān)狀態(tài)，比如有好幾處是低電平，好幾片是高電平，這樣組合出來后，每一處的低電平和高電平上的電阻拉出來的電流都不會相同的，所以每一個低電平或者高電平都不可能完全在0伏或者參考電壓值，它是有偏差的，可能是0.01伏，0.1伏，0.005伏這個樣子，高電平如果參考電壓為5伏這樣子對吧，哪么有的高電平引腳處可能是4.999伏，有的高電平為4.89x伏，這樣一樣造成的輸出結(jié)果就無法保證輸出電壓是按照 DAC的級進(jìn)值來輸出了，而且在某些輸出的DAC值的高低電平組合下，輸出的電壓比前好幾級的值的電壓都要低許多，電壓比前好幾級DAC值的電壓倒退回去了，比如上一級輸出1伏，DAC值加1后，會輸出0.9伏，再加1后輸出1.1伏這個樣子，這只因為高低電平的組合的位置剛好造成各電阻上下拉的電流嚴(yán)重的偏差，所以讓后一級輸出的電壓比前幾級的電壓都更低的原因了，電阻精度只要用精度高的電阻測量表選出來非常接近的也沒什么影響的，但是開關(guān)的高低電平影響是極大的

ID:491577 · 發(fā)表于 2024-2-6 12:04

樓上的對單片機要求太高了，對電壓精度要求也太高，首先說參考電壓5v，正常使用的是7805穩(wěn)壓，要求高的用TL431穩(wěn)壓，TL431電壓精度1%最高可以達(dá)到0.5%，再找一個幾十元的電壓基準(zhǔn)芯片AD584，電壓精度0.3%，也就是說要得到5v，0.1%的參考電壓都是非常困難的事情，萬用表的精度4位半的0.5%，6位半的0.1%，就算是電壓檢測要達(dá)到0.1%精度也是非常困難的事情。連參考電壓都很難達(dá)到0.1%精度，DA更加不可能了，不僅是R2R結(jié)構(gòu)的，其它結(jié)構(gòu)的DA也很難到達(dá)0.1%精度，DA芯片只給出了分辨率，很少會給出精度。

ID:491577 · 發(fā)表于 2024-2-6 16:53

16位DA指的是16位分辨率，不是指16位精度，R2R結(jié)構(gòu)DA想減少誤差，1是使用大一點的電阻，比如100K和200K，2是使用導(dǎo)通電阻比較小的模擬開關(guān)，595比單片機IO效果要好，SGM3157導(dǎo)通電阻只有5歐姆更好，如果用單片機做能夠達(dá)到1%以下精度就不錯了，如果需要更高精度那就用萬用表校準(zhǔn)。如果不校準(zhǔn)16位DA與12位DA精度差別不大，如果校準(zhǔn)16位DA比12位DA精度高。還有一點，R2R結(jié)構(gòu)DA帶負(fù)載能力很差，一般都需要用運放做電壓跟隨，運放會帶來0.1~5mv左右的誤差，這對于低電壓輸出比如10mv時誤差是很大的。

ID:155507 · 發(fā)表于 2024-2-6 19:02

16位的DAC就是用兩組8位IO組成16個輸出接R-2R輸出，由于電阻精度、電源精度和噪聲的影響，太高的分辨率沒有意義，一般超過12位的意義不大。

ID:1088185 · 發(fā)表于 2024-2-6 20:49

hhh402 發(fā)表于 2022-6-16 00:17
16位DA，5V參考電壓，理論精度為5V/65536=76.29uV，使用1%電阻誤差是76.29UV*1%=0.7629uV。已經(jīng)足夠小， ...

算錯了，你挑一個電壓最低的來算其誤差試試， 1%的阻所導(dǎo)致的電壓誤差是大于1%的，不信你試試動手算。

ID:883242 · 發(fā)表于 2024-2-7 23:12

到現(xiàn)在樓主也沒拿出什么證據(jù)證明精度有多高。

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