久久久久久久999_99精品久久精品一区二区爱城_成人欧美一区二区三区在线播放_国产精品日本一区二区不卡视频_国产午夜视频_欧美精品在线观看免费

 找回密碼
 立即注冊

QQ登錄

只需一步,快速開始

搜索
查看: 8674|回復: 53
收起左側

單片機實現16位電阻分壓快速DAC電路 Multisim仿真原理圖

  [復制鏈接]
ID:491577 發表于 2022-6-14 23:44 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
單片機實現16位快速DAC,速度<1us。使用R-2R電阻分壓法實現,16位DAC需要16個IO口,如果只需要8位就需要8個IO口。DAC精度與VCC電壓和電阻精度有關,VCC必須使用線性穩壓電源,電阻使用1%電阻。運算放大器起到電壓跟隨的作用,也可以不要。

仿真原理圖如下(Multisim仿真工程文件可到本帖附件中下載)
DAC.png


R-2R電阻分壓DAC
速度快,1us,使用IO多
16位DAC,使用單片機16個IO口數模轉換
S1~S16就是16位2進制數。比如1000000000000000就得到2.5000V
0000000000000111就得到457.739UV
Vout=二進制數/65536*VCC

Multisim仿真電路: R-2R電阻分壓DAC16位.zip (295.95 KB, 下載次數: 41)
回復

使用道具 舉報

ID:401564 發表于 2022-6-15 16:04 | 顯示全部樓層
DAC要是能這么簡單的想當然的去設計,人家DAC芯片就沒有有要了
回復

使用道具 舉報

ID:883242 發表于 2022-6-15 17:13 | 顯示全部樓層
16位是65536,相對精度0.0015%,你那些0.1%的電阻只能用來%%。
回復

使用道具 舉報

ID:491577 發表于 2022-6-15 19:36 | 顯示全部樓層
Y_G_G 發表于 2022-6-15 16:04
DAC要是能這么簡單的想當然的去設計,人家DAC芯片就沒有有要了

會就簡單,R-2R電阻分壓法實現DAC是成熟的方案,我只是整理出來而已,有仿真可以自己驗證。
回復

使用道具 舉報

ID:491577 發表于 2022-6-16 00:17 | 顯示全部樓層
Hephaestus 發表于 2022-6-15 17:13
16位是65536,相對精度0.0015%,你那些0.1%的電阻只能用來笑掉大牙。

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。已經足夠小,不是需要0.00115%誤差的電阻,市場上沒有怎么高精度的電阻,有也買不下起。
回復

使用道具 舉報

ID:213173 發表于 2022-6-16 07:15 | 顯示全部樓層
理想很豐滿,現實很骨感。仿真結果只能代表基本原理沒有問題。實際電路的效果未必優于簡單的PWM DAC。
回復

使用道具 舉報

ID:491577 發表于 2022-6-16 12:31 | 顯示全部樓層
R-2R電阻分壓法實現DAC與PWM DAC的區別,電阻分壓法特點是快,IO口輸入數字量直接出模擬量,速度<1us,缺點是需要IO口多,PWM DAC就是把方波通過n級低通濾波得到直流電壓,通過時間換取精度,如果對時間要求低,使用比較大的電容電阻也可以得到紋波很小的直流電,優點是只需要1個IO口。下面談談精度,  為了提高輸出能力一般都需要用運放做電壓跟隨或放大,加入運放會帶來額外的誤差,誤差在幾微伏到幾毫伏。這么大的誤差還能用嗎?為了減少誤差,下面談談校準。IO口輸出1000得到一個電壓用6位半萬用表測量電壓為77.5899mv(理論電壓=5000mv*1000/65536=76.2939)誤差=1.296mv的確太大。再用IO口輸出5000得到一個電壓用6位半萬用表測量電壓為382.769mv(理論電壓=5000mv*5000/65536=381.470)誤差=1.299mv。這就得到兩組準確的數據:數字1000對應77.5899mv,數字5000對應382.769mv,1000到5000用插值法得到,V=77.5899+(382.769-77.5899)/(5000-1000)*n=77.5899+0.076294775*n。數字2000對應電壓=77.5899+0.076294775*2000=230.179mv,這個電壓誤差就很小了。再測量幾組數據,10000、20000、30000、40000、50000、60000。數據越多誤差就越小。
回復

使用道具 舉報

ID:883242 發表于 2022-6-16 16:47 | 顯示全部樓層
hhh402 發表于 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。已經足夠小, ...

R1、R2誤差1%能造成多大精度損失?你這計算完全是小學妹畢業的水平。
回復

使用道具 舉報

ID:401564 發表于 2022-6-16 20:55 | 顯示全部樓層
hhh402 發表于 2022-6-15 19:36
會就簡單,R-2R電阻分壓法實現DAC是成熟的方案,我只是整理出來而已,有仿真可以自己驗證。

你用仿真來說話?
一,電阻精度直接影響最終輸出結果,計算方法并不是你說的那樣,自己改變一下仿真電路的電阻值進行仿真就知道了,精度是不可能達到0.7629uV的,不知道你的老師以前是不是教體育的
二,想要精度高,就得用貴的電阻,1%精度是肯定不行,最終的結果就是電阻的錢能買好多個DAC,這種電阻至少是3塊一個起步......
三,你有焊過實際的電路進行過實際測量和理論對比嗎?如果沒有,那就是扯
回復

使用道具 舉報

ID:824490 發表于 2022-6-16 21:01 | 顯示全部樓層
p你這仿真的是典型的“逐次逼近”型DAC,最極端的時侯,需要對比32768次才能出結果,每一次都要設電壓、待穩定,再讀取比較值、再獲取電壓值,你算一下,要多長時間?
回復

使用道具 舉報

ID:491577 發表于 2022-6-17 00:10 | 顯示全部樓層
樓上不懂不要亂說虛心一點,R-2R電阻分壓法實現DAC就是實現DAC的方法之一,不懂可以百度。這個方法不是我想出來的,我只是把它仿真出來給大家研究一下。網上介紹的就是使用1%電阻,精度足夠一般使用,其實運算放大帶來的誤差更大,如果使用通用運算放大器(比如LM358)誤差更大,用萬用表校準才可以減少誤差。10樓還是百度一下再說,R-2R電阻分壓法實現DAC特點就是速度快。

評分

參與人數 1黑幣 +20 收起 理由
admin + 20 回帖助人的獎勵!

查看全部評分

回復

使用道具 舉報

ID:624769 發表于 2022-6-17 01:12 | 顯示全部樓層
你說,仿真出來,大家研究一下,我就和你一起,紙上談兵的 “研究” 一下。
說到快,我好奇問一下,撇開其他所有的不談,假定,你的仿真理論都能搬到現實中,并且成真,你打算用什么單片機來驅動?
假定,一個總線8個IO,  那么16個IO,就是兩條總線。 那么,在驅動的時候,就是兩條指令。兩條指令就有時間差,換句話說,你會先輸出一個不是你想要的電壓,也不是原本電壓的,中間電壓,之后再次給出正確值之后也是需要時間來穩定的。而,你又寄希望于它的速度,真按你認為的“速度<1us”來設計, 那么,你這個“速度<1us” 所得到的結果,只是最快的速度得到一個錯誤的電壓而已。

最后,你覺得如果,真的到實現你的預想目的,和直接弄個DAC芯片,究竟哪個更好?
回復

使用道具 舉報

ID:824490 發表于 2022-6-17 09:04 | 顯示全部樓層
hhh402 發表于 2022-6-17 00:10
樓上不懂不要亂說虛心一點,R-2R電阻分壓法實現DAC就是實現DAC的方法之一,不懂可以百度。這個方法不是我想 ...

我把DAC和ADC搞 混了
我這段是對于ADC來的
回復

使用道具 舉報

ID:491577 發表于 2022-6-17 09:06 | 顯示全部樓層
的確有時間差,但是對輸出影響很小,想要快肯定要1T單片機,常用24MHz主頻,刷新一次1/24us,正常的應用輸出電壓都是連續變化的,也就是說大部分時候高8位是相同的,刷新時先刷低8位,再刷高8位。實在是擔心會輸出錯誤電壓可以在輸出端到地加一個小電容,比如102電容,這個電容越大輸出電壓越穩定但是速度越慢,就看大家取舍,R-2R電阻分壓法實現DAC速度快是因為只用到開關和電阻,理想情況下是不需要時間的,但實際電路會有寄生電容所以需要一點時間才能穩定,這個時間與電阻大小有關,10K,20K電阻可以做到速度<1us,相關資料網上有,STC8H系列單片機手冊也有相關介紹,我也是看到了R-2R電阻分壓法實現DAC這個方法通過仿真覺得可行,所以發出來與大家討論一下,這個“R-2R電阻分壓法實現DAC”真不是我設計的,仿真才是我自己畫的。想研究更細一些可以百度,也可以看看STC8H系列單片機手冊。

評分

參與人數 1黑幣 +20 收起 理由
admin + 20 回帖助人的獎勵!

查看全部評分

回復

使用道具 舉報

ID:491577 發表于 2022-6-17 09:20 | 顯示全部樓層
名字不是重點 發表于 2022-6-17 09:04
我把DAC和ADC搞 混了
我這段是對于ADC來的

ADC的話16位只需要16次比較就出結果,不管什么電壓都是需要16次比較,12位ADC就需要12次比較,不存在極限情況,具體百度一下有詳細介紹。
回復

使用道具 舉報

ID:491577 發表于 2022-6-17 09:32 | 顯示全部樓層
關于電阻精度問題,1%足夠大多數應用,3位半萬用表只用到1%電阻,4位半萬用表大部分只用到1%電阻,但是都實現了小于1%的誤差,0.1%電阻很少用,0.01%只是傳說,校準才是減少誤差的捷徑。
回復

使用道具 舉報

ID:401564 發表于 2022-6-17 13:24 | 顯示全部樓層
hhh402 發表于 2022-6-17 09:32
關于電阻精度問題,1%足夠大多數應用,3位半萬用表只用到1%電阻,4位半萬用表大部分只用到1%電阻,但是都實 ...

那您就做去吧
反正這電路現實中不會有人用,就算有,也是DIY玩玩的,一個16位的工業級DAC才幾塊錢,兩個IO就能控制
有誰用16個IO來控制?
回復

使用道具 舉報

ID:491577 發表于 2022-6-17 13:47 | 顯示全部樓層
查了一個16位DAC,也是用R-2R電阻分壓法實現的。網站介紹如下:
TM8211是兩路16位數模轉換集成 電路 ,可廣泛應用于數字音頻、多媒體系統。
芯片采用CMOS工藝設計,內部電路結構基于R-2R電阻網絡結構設計,并在全 電源
電壓范圍內實現16bit的動態范圍。 TM8211可通過采用數字串行總線數據輸入,采
用快速R-2R網絡結構來支持8X的過采樣音頻信號處理。
回復

使用道具 舉報

ID:824490 發表于 2022-6-17 14:09 | 顯示全部樓層
hhh402 發表于 2022-6-17 09:20
ADC的話16位只需要16次比較就出結果,不管什么電壓都是需要16次比較,12位ADC就需要12次比較,不存在極限 ...

謝謝!我知道我的思路錯在哪了
回復

使用道具 舉報

ID:106977 發表于 2022-6-17 16:04 | 顯示全部樓層
仿真沒有問題只能說明理論上是正確的。你實際搭個電路試試,看看能否達到目的?會不會出現多種問題?
回復

使用道具 舉報

ID:824490 發表于 2022-6-17 16:35 | 顯示全部樓層
lgwd 發表于 2022-6-17 16:04
仿真沒有問題只能說明理論上是正確的。你實際搭個電路試試,看看能否達到目的?會不會出現多種問題?

我百度了一下,一般產品是不會采用這種電路的,只會在土豪版的產品上用它,
比如音響類的。那上邊不止16BIT,24BIT的都有。玩HIFI音響的都是不缺錢的主。
要不然單那幾十個電阻就可以買到一顆不錯的DAC的IC了。
回復

使用道具 舉報

ID:824490 發表于 2022-6-17 16:43 | 顯示全部樓層

這個產品圖看一下,標價RMB12K,僅僅是一個DAC
High End Discrete R-2R Sign Magnitude DAC / HeadAmp
旗艦!
全平衡!
27 bit!
DSD256/PCM384

售價: RMB 11,980

dac1541 internals        dac1541 retail packaging
Specifications:
THD @ -1 dB         <0.005%
THD @ -60 dB        <0.02%
Resistor Precision        27 bit, 0.01% – 0.02% Resistors
Clock Jitter RMS        0.3 pS typical
S/N 20 Khz Bandwith        >123 dB unweighted
Frequency Range +0.1 -1.0 dB        20hz – 20Khz
USB Input        Type B, Isolated, Full/High Speed
USB Input Mode Selectable        Audio Class 1.0 or Audio Class 2.0
SPDIF / AES / Toslink Inputs         Up to 24 bit / 192 Khz
USB Input PCM        Up to 24 Bit / 384 Ksps
USB Input DSD        Up to DoP-128 and DSD-256
Digital volume control        -80 dB to +10 dB
Output Line        RCA, 2.0V RMS, Zout 50 ohm
Output Line Balanced        3 pins XLR, 4.0V RMS, Zout 100 ohm
Output Headphones        6.3 mm Jack, 6.5V RMS, Zout 1.5 ohm
1300mW @ 32Ω
Output Headphones Balanced        4 pins XLR, 13V RMS., Zout 3.0 ohm
4400mW @ 32Ω
Power Consumptation        90-265V AC, max 35W
Size        250 x 205 x 40 mm
Weight        1.5 Kg
Warranty        3 Years
回復

使用道具 舉報

ID:491577 發表于 2022-6-17 17:12 | 顯示全部樓層
有不少使用這種電路的DAC芯片,比如MCP4726A0T-E、TM8211,也不貴。估計用的電阻精度比較低吧。
也有用0.1%電阻的,很貴。下面有個介紹R-2R的視頻:
https://www.bilibili.com/video/B ... 4108bde1b8b3565f372
回復

使用道具 舉報

ID:491577 發表于 2022-6-17 23:15 | 顯示全部樓層
22#是數字功放吧,只能看看
回復

使用道具 舉報

ID:824490 發表于 2022-6-18 08:58 | 顯示全部樓層
本帖最后由 名字不是重點 于 2022-6-18 09:04 編輯
hhh402 發表于 2022-6-17 23:15
22#是數字功放吧,只能看看

不是數字功放,只是單純的DAC解碼器+耳放
回復

使用道具 舉報

ID:824490 發表于 2022-6-18 09:13 | 顯示全部樓層
這是某人設計的圖,陣容豪華:
24bit全平衡雙聲道DAC.pdf (125.52 KB, 下載次數: 22)
回復

使用道具 舉報

ID:401564 發表于 2022-6-18 21:27 | 顯示全部樓層
hhh402 發表于 2022-6-17 17:12
有不少使用這種電路的DAC芯片,比如MCP4726A0T-E、TM8211,也不貴。估計用的電阻精度比較低吧。
也有用0.1 ...

還在折騰這玩意?
怪不得你覺得這電路好
DAC里面怎么可能用一堆電阻呢?
芯片里面的電阻在絕大多數的情況下只有兩種:一種是三極管代替電阻,一種是場效應管代替電阻
而你說的這個MCP4726用的就是場效應管做成的數字電位器,不是電阻
框圖是這么個樣子而已,里面用的是數字電位器,原理是這個原理,但實用性幾乎等于0
你要真這個電路出來,你看一下能不能達到0.7929uV,能有1mV的精度你就笑了
參考電壓,溫度漂移,電阻誤差,這三個加一塊,沒有做過實際電路,你是不會知道這其中的影響有多大的
回復

使用道具 舉報

ID:624769 發表于 2022-6-19 10:42 | 顯示全部樓層
hhh402 發表于 2022-6-17 09:06
的確有時間差,但是對輸出影響很小,想要快肯定要1T單片機,常用24MHz主頻,刷新一次1/24us,正常的應用輸 ...

知道為什么帶DAC的單片機那么貴么?
知道為什么STC不出帶DAC的單片機,只出帶PWM的單片機么?
知道為什么STC寧可不聲不響,給每個IO加上4.7K上拉電阻,也不搞個R-2R的DAC出來抬高身價么?

這就不是幾個電阻的問題。你搭個真實電路出來,試一下就明白了。與其仿真千遍,不如實干一次。
回復

使用道具 舉報

ID:491577 發表于 2022-6-19 22:44 | 顯示全部樓層
TM8211就是R-2R原理做的16位DAC芯片,還有不少DAC芯片是使用R-2R原理的,便宜的也有,非常貴的也有。這么多芯片在用至少說明這種R-2R電阻分壓DAC電路是有實用價值的。STC8H單片機手冊已經提到R-2R電阻分壓DAC電路,以后是不是加入DAC就不知道了,不過16位的應該不會,10位或12位就難說了。
回復

使用道具 舉報

ID:491577 發表于 2022-6-19 22:57 | 顯示全部樓層
Y_G_G 發表于 2022-6-18 21:27
還在折騰這玩意?
怪不得你覺得這電路好
DAC里面怎么可能用一堆電阻呢?

你是說MCP4726A0T-E、TM8211這種DAC是做來玩的沒有實用價值嗎?芯片都做出來銷售了,你還說沒有做過實際電路,至于誤差還是看看芯片的資料吧
回復

使用道具 舉報

ID:401564 發表于 2022-6-21 22:29 | 顯示全部樓層
hhh402 發表于 2022-6-19 22:57
你是說MCP4726A0T-E、TM8211這種DAC是做來玩的沒有實用價值嗎?芯片都做出來銷售了,你還說沒有做過實際 ...

好的,就此打住了
你就好好的做你的DAC去吧,做好了別忘了發個帖子慶祝一下
回復

使用道具 舉報

ID:1046556 發表于 2022-10-4 17:04 | 顯示全部樓層
Y_G_G 發表于 2022-6-17 13:24
那您就做去吧
反正這電路現實中不會有人用,就算有,也是DIY玩玩的,一個16位的工業級DAC才幾塊錢,兩個IO就 ...

主要是老師非要求我這么做,我才問樓主的,抱歉啊
回復

使用道具 舉報

ID:1046556 發表于 2022-10-4 17:10 | 顯示全部樓層
樓主您好,我想問一下咱這個電路怎么通過單片機控制,直接輸出與單片機IO口相連嗎?Vref又要接多少的穩壓電源呢?
回復

使用道具 舉報

ID:491577 發表于 2022-10-5 14:33 | 顯示全部樓層
左邊20K電阻接IO口,8位就接8個IO,16位就接16個IO,Vcc=需要輸出最大電壓。以16位為例:設Vcc=5V,16個IO分別為0000 0000 1111 1111,將這個二進制數轉化為10進制等于255,這是輸出電壓V=255/65536*5V=19.45mV。如果16個IO分別為0000 1111 0000 1111,將這個二進制數轉化為10進制等于3855,這是輸出電壓V=3855/65536*5V=294.11mV。當然這是理論計算值,實際因為單片機IO有內阻所以輸出電壓會偏低,實際電路中運放不是電壓跟隨而是放大倍數可調的放大器,先將所以IO置1,再調節運放可變電阻使輸出電壓等于5V,這時DA輸出為0-5V(16位分辨率),如果調節運放可變電阻使輸出電壓等于10V,這時DA輸出為0-10V(16位分辨率)。
回復

使用道具 舉報

ID:332444 發表于 2022-10-5 16:02 | 顯示全部樓層
因該用ISIS 仿真直接單片機控制并監測輸出有數據
回復

使用道具 舉報

ID:883242 發表于 2022-10-8 00:10 | 顯示全部樓層
hhh402 發表于 2022-6-17 17:12
有不少使用這種電路的DAC芯片,比如MCP4726A0T-E、TM8211,也不貴。估計用的電阻精度比較低吧。
也有用0.1 ...

MCP4726, 12bit
你自己看看這片子誤差有多大!
51hei圖片20221008000927.png

回復

使用道具 舉報

ID:491875 發表于 2022-10-8 07:09 | 顯示全部樓層
hhh402 發表于 2022-6-17 13:47
查了一個16位DAC,也是用R-2R電阻分壓法實現的。網站介紹如下:
TM8211是兩路16位數模轉換集成 電路 ,可 ...

通常商品DAC內部的網絡電阻都是經過激光修正的,比我們平時購買的電阻的精度要高的多。沒有可比性
回復

使用道具 舉報

ID:491875 發表于 2022-10-8 07:15 | 顯示全部樓層
hhh402 發表于 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。已經足夠小, ...

驗證DAC原理可以,但實際應用肯定不現實。不要說1%精度的電阻,就是給你0.1%電阻也不一定能夠達到仿真效果。畢竟,仿真是按理想狀態給出的可能結果。
回復

使用道具 舉報

ID:491577 發表于 2022-10-8 08:48 | 顯示全部樓層
既然已經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,精度再低也強過8位,10位的吧。其實有人做有人買已經證明方案可行。
回復

使用道具 舉報

ID:401564 發表于 2022-10-8 09:13 | 顯示全部樓層
hhh402 發表于 2022-10-8 08:48
既然已經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 ...

快4個月了,有什么進展沒有?不會只停留在仿真階段吧
回復

使用道具 舉報

您需要登錄后才可以回帖 登錄 | 立即注冊

本版積分規則

手機版|小黑屋|51黑電子論壇 |51黑電子論壇6群 QQ 管理員QQ:125739409;技術交流QQ群281945664

Powered by 單片機教程網

快速回復 返回頂部 返回列表
主站蜘蛛池模板: 欧洲一区二区三区 | 亚洲一二三区不卡 | 日韩一二三区视频 | 三级视频在线观看 | 国产精品爱久久久久久久 | 亚洲精品国产精品国自产在线 | 日韩免费福利视频 | 国产一区二区在线视频 | 中文字幕亚洲一区二区va在线 | 国产极品车模吞精高潮呻吟 | 国产天堂 | 久久久久久成人 | 日韩精品一区二区三区中文在线 | 久久99这里只有精品 | 国产探花在线精品一区二区 | 五月槐花香 | 亚洲444eee在线观看 | 美女视频网站久久 | 97超在线视频 | 免费黄色av | 精品丝袜在线 | 欧美激情五月 | 日韩高清av | 成人小视频在线观看 | 精品国产欧美一区二区 | 日韩在线观看视频一区 | 欧美不卡一区二区三区 | 久久久久久久久久久久久久久久久久久久 | 男女视频在线免费观看 | 久久精品色视频 | www.操.com | av网址在线播放 | 精品中文字幕一区 | 孕妇一级毛片 | 精品国产一区二区三区久久影院 | 天堂网中文字幕在线观看 | 一级毛片在线看 | 国产一区二区精华 | 亚洲a视频 | 91久久精品国产 | 久久久久久久综合色一本 |