실험 2 : 디지탈-아날로그
변환기(DAC)
【 이론
】
가중 저항을 이용한 DAC
그림 17-7(a)는 4비트의 2진수에 비례하는 아날로그 전압을 얻는 한가지 방법으로써 2진적으로
가중(weighted)저항
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를 통하여 흐르는 전류를 가산기로 합하고 있다. 예컨대 2진수가
일 때 그림에서 스위치 S1만 OFF되어 접지되고(MOS 스위치의
경우 게이트전압을 LOW로 하여 OFF 시킨다) 나머지는 ON되어 기준전압
에 연결된다. 따라서 출력전압
는 다음과 같이 되므로 기준 전압은 매우 정확해야 한다.
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입력저항은 적은 것일수록 정확도가 높아야 한다. 또한, 스위치의 ON 저항은 최소저항
의
보다 적어야 한다. (n:비트수). 왜냐하면 일반적으로 입력이
n비트일 경우 출력의 최대치는 다음과 같기 때문이다.
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따라서 예컨대
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, 8비트일 때
까지 얻으려면 제일 큰 입력저항은
,
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으로 해야 한다. 이와 같이 비트가 높을수록 큰 저항이 필요하다는 것이 이 형식의 DAC의 결점이다. 다음에 기술할 DAC는 이 문제를 해결해 준다. 스위치로써는 그림 17-7(b)와 같은 CMOS 인버터가 적당하다. 보통
DAC 뒤에 S/H(Sample/Holder)회로를 연결한다. 입력 디지탈신호는 동시에 병렬적으로 변하므로 S/H의 출력은 그림 17-7(c)와
같이 계단식으로 변한다. 이것을 매끄러운 아날로그신호로 만들기 위하여 그 뒤에 저역통과필터(LPF)를 연결한다. LPF의 차단주파수는 스위치를
동작시키는 클럭주파수보다는 낮게 하고 신호에 포함된 최고주파수보다는 높게 해야 한다.
R-2R 사다리꼴
DAC
이것은 R과 2R의 두가지 저항들을 사다리꼴로 연결한 것으로써 그림 17-8은 4비트의 2진입력에 대한 것이다.
입력 2진수
에 대해서는 그림에서 S1만이 그라운드되고 기타는
기준전압
에 연결되어 다음과 같이된다.
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예컨대
일때 최대출력을 10V로 하려면
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으로부터
로 하면 된다.
(1) R-2R 사다리꼴 DAC는 하중 R DAC에 비해서 저항의 개수가
2배이지만 두가지 저항 값만이 필요 하고 특성은 각 저항의
정밀도가 아니라 저항비에 관계되므로 저항비의 정밀도가 높 아야 한다. 또 스위치 의 ON 저항은
은 2진수의 MSB 쪽에서 더 큰 영향을 주므로
의 비를 크게 해야 한다.
(2) 각 절점과 접지 사이에 분포용량이 존재한다. 따라서 위쪽에서
발생한 스탭전압일수록 출 력까지 전 달하는 데 지연(delay)이
생기며, 이것이 고속동작을 저해한다. 그림 17-8의 DAC 는 이러한 문 제를 해결해 준다.
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