了解 R2R 和电阻串 DAC 架构之间的差异

在 4LSB 区域提供典型的 INL 数字。对于诸如马达控制或过程控制的许多闭环应用而言，一个典型的 4 LSB INL 就已经足够了。然而，对于其他应用而言(如：自动测试设备)，这还远远不够，那些应用通常需要1 LSB INL。因此，就有了另外一种不同的架构：R2R 架构。

R2R 架构

R2R 架构主要是由形成一个电阻梯形的并联电阻组成。图4 显示了一种可能的 R2R 梯形，这是一款乘法 DAC(MDAC)，其 R2R 梯形的顶部与外部参考电压相连。该架构可以输出一个相当于数字输入代码的电流。

图4 主要的电流输出 R2R 架构

在硅片中实施一个 R2R 梯形的另一种方法如图5 所示。

图5 主要的电压输出 R2R 架构

其外部参考电压没有和 R2R梯形直接连接。根据不同的数字输入代码，开关将通过 R2R 网络把参考电压或接地电平连接至输出缓冲器，该输出缓冲器将所生成的电压信号转换成输出电压。

图5 所示的架构只允许从 0V 到应用外部参考电压的单极输出电压(请注意，DAC 的电源电压必须等于或高于参考电压)。通过将接地电平连接至一个额外的外部负参考电压可以对后来提及的架构进行修改，而通过修改该架构则可以实现双极运行。
图6 显示了修改后的架构。

图6 主要的双极 R2R 架构

此种类型的架构还可用于选择灵活的参考电压。虽然 VREFL 可以为负电压，但不需要让其为负电压。但是，VREFL 必须要低于 VREFH。详尽的描述与参数请参见现有的产品说明书，如：DAC7714(见参考书目1)。

R2R DAC 具有低噪声和高精度的优点，其可能会提供 ±1 LSB INL 的卓越精度和DNL 性能。而且，该架构可实现高电压输出，MDAC 拥有较快的建立时间(小于 0.3 μsec)，以及大于 10 MHz 的乘法带宽。一般而言，其他 R2R 拓扑结构仅拥有中等的建立时间性能。

对于更宽泛的应用范围(如数控校验或工业可编程逻辑控制(PLC))而言，MDAC 为设计人员在选择使用外部输出缓冲器方面的灵活性使该架构类型更为有用。设计人员可以为特定的应用挑选最佳的运算放大器。另一方面，对于板上器件数量不断增加的低阻抗连接而言，需要一个外部缓冲器。其次，与 R2R 架构相比，突波能量当然更适合电阻串架构，因此，对于波形生成和其他突波能量敏感型应用而言，很少采用 R2R DAC。

结论

我们不但要考虑诸如增益误差或偏移误差等其他电气规范，而且还要考虑随着温度变化而发生的漂移或满量程误差等重要的参数，这些参数通常与具体的架构无关。为了有一个良好的开端，设计人员应首先查看基本要求并问问自己对最低精度和线性度有何要求。如果是在闭环应用中，那么一款较低成本且线性较差的电阻串 DAC 就足够了；而如果是在开环应用中，则 R2R 架构在提供更佳的线性度和更高的精度方面就显得更加出色。

参考文献

[1] TI 《DAC7741 产品说明书》，网址：www.ti.com/sc/device/dac7714
[2] TI 《放大器和数据转换器选择指南》(修订版 B)，网址：focus.ti.com/lit/ml/slyb115b/slyb115b.pdf
[3] TI 《数模转换器产品规划》，网址：www.ti.com/dataconverters