数模转换器：常见DAC类型说明

　　数模转换器（DAC）将数字（用于计算机，如微控制器）转换为模拟电压。它们与模数转换器（ADC）相反。

　　有两种主要类型的数模转换器（DAC）：二进制加权和R-2R。

　　二进制加权数模转换器

　　上图是一个4位二进制加权DAC。如果您还不熟悉二进制数字系统，那么请查看我们的关于数字系统的文章。DAC可以取0-15（十进制、二进制0-1111）之间的数字，并产生相应的模拟电压。如果电源电压为5V（逻辑状态阻止在0V和5V之间切换），则电压步长为5V/15 = 0.333V

　　每个电阻器的值为：

　　k x 2（t-1-n）其中：

　　t是总位数（本例中为4）。

　　n是特定位的编号（从零开始）。

　　k是一个任意的常数（在图示的例子中是1k）。

　　当然，要驱动该DAC的任何负载，我们需要让它通过缓冲运算放大器（请参考我们的关于运算放大器的文章更多信息）：

　　只需增加更多输入端和正确阻值的电阻，就可以增加更多位（更高分辨率）。

　　二进制加权DAC的缺点是可能需要大量精密值电阻（增加BoM），并且可能很难找到所需精确值的精密电阻。

　　R-2R数模转换器

　　R-2R DAC只需要2个电阻值，其中一个是另一个的两倍。

　　4位R-2R DAC，R=10k （2R=20k）

　　R-2R DAC的缺点是输出电压受限于

　　（2t-1）2t其中t也是总位数。

　　另一种思考方式是，输出电压限于（分辨率-1）/电源电压的分辨率，其中分辨率是DAC的分辨率（4位DAC为16阶）。

　　对于采用5V电源的4位ADC，这将是15/16 x 5V = 4.69V

　　不过，这可以用精确的放大器增益来校正，我们将在后面看到。

　　考虑到4位网络的输出电压限值为4.69V，5V电源和4位DAC的电压阶跃为4.69V/15 = 0.31V。

　　同样，可以使用精密放大器增益将其校正至整个电源电压范围内，从而得到0.333V（与二进制加权DAC相同）：

　　与二进制加权DAC类似，如果要驱动任何负载，则需要一个放大器。为了将输出调整回整个电源范围，增益为

　　2t/（2t-1）可用于放大器，其中t也是总位数。换句话说，运算放大器增益应为分辨率/（分辨率-1），其中分辨率为DAC的分辨率（4位DAC为16阶）。

　　这意味着设置RA=R（本例中为10k ），并且

　　RB= R x 2t-1对于4位DAC，这将是R x 15，在本例中为10k x 15 = 150k。然后，我们可以获得5V的全输出：

　　因此，需要一个任意值的精密电阻来调整至整个电源范围，但这可能比二进制加权DAC所需的一系列精密电阻更容易处理。

　　其它类型的DAC

　　另一种DAC是滤波PWM型，PWM信号通过R-C滤波器网络进行低通滤波（如PWM信号文章），但这需要相对复杂的电路来产生PWM，并且响应时间不如本文讨论的纯阻性DAC类型那么快。

　　审核编辑：黄飞