作者：Kevin Duke? 德州儀器

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我在上篇文章中討論了電阻串 DAC 架構及其趨勢。如果您沒有看到，可以在這里閱讀該博客文章。本文將重點介紹兩種非常相似的架構：R-2R DAC 與 MDAC。

首先回顧一下，電阻串 DAC 的較大局限性是與實現高分辨率和維持線性度有關的挑戰。如果不實施級聯電阻串或內插放大器等巧妙設計技術，電阻串 DAC 所需的電阻器數量將隨分辨率的提高呈指數級增長。R-2R 可通過采用二進制加權電阻器梯形結構（如下圖所示）直接解決該問題。

DAC 的每一位分辨率都由 1 個由 R 電阻器、2R 電阻器以及 1 個開關組成的集合實現的，開關可在參考電壓與接地之間切換，能夠在輸出節點創建一個分壓器。通常在硅芯片上有一個內藏輸出緩沖器。如果您很難理解二進制加權分壓器的工作原理，我建議您在?TINA-TI?中創建該電路，在這里您可仿真每個開關的位置。

R-2R DAC 在參考節點有不同的阻抗，因此，對于 DAC 輸出頻繁改變的應用而言，需要一款參考緩沖器來防止參考建立時間影響 DAC 輸出建立時間。該緩沖器通常與輸出緩沖器一樣，整合在硅芯片上。然而在進行任何設想之前，請務必參考器件產品說明書。

乘法 DAC (MDAC) 采用極為相似的拓撲，其實也是 R-2R 梯形結構，不同之處在于可交換參考輸入節點與輸出節點的位置。這一變化使 R-2R 梯形結構變成了一個分流器而不是分壓器。因此，需要一個跨阻抗輸出級將電流輸出轉化為電壓輸出。該緩沖器通常不包含在硅芯片上，但跨阻抗級所需的反饋電阻器包含在其上。在硅芯片上提供反饋電阻器有助于確保電阻器與其余 R-2R 梯形結構在阻值與漂移性能方面的匹配。

不含輸出緩沖器可能似乎是 MDAC 的一大不足，但在很多方面這其實非常有好處。將放大器移到器件外面可實現極高的設計靈活性，能夠為要求不高的應用選擇成本較低的放大器，與全面集成型解決方案相比可節省資金。同時，在高性能系統中，這非常有益于使用強大純模擬流程制造的分立式放大器。

對于性能發展趨勢而言，R-2R 與 MDAC 架構具有非常相似的屬性，我們將同步討論。

由于這些設計中的電阻器較少，因此我們可實施更多綜合微調方案實現極為強大的線性度。此外，由于微調電路也會占據空間，因此 R-2R 與 MDAC 封裝會比電阻串 DAC 封裝大一些。

在 R-2R 與 MDAC 設計中工作的開關數量取決于代碼。在某些情況下，DAC 的每個開關可能都必須隨下個代碼的增量而變化，這會產生比電阻串 DAC 更高的干擾能量。

R-2R DAC 與 MDAC 一些需要記住的事項：

• 優異的 INL/DNL 性能；
• 中高干擾能量；
• 較大封裝。

R-2R 與 MDAC 幾乎可用于任何高性能應用，包括工業可編程邏輯控制器、自動測量測試設備、高精度儀表以及各種其它應用。由于 MDAC 不具備參考或輸出緩沖器，因此在中速應用中也具有良好的使用效果，例如波形生成或 AC 衰減器。如果您對這些器件感興趣，請務必了解?DAC8811、DAC8822、DAC8734、DAC9881、DAC8881?或?DAC7654?等一些德州儀器 (TI) R-2R DAC 與 MDAC 產品。

閱讀原文, 請參見http://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive/2013/05/29/dac-essentials-the-resistor-ladder.aspx

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