如何實現(xiàn)更高分辨率，更少的位三元DAC

當讀者和DI貢獻者Jim Brannan建議編寫他的base-3 DAC設(shè)計時，我感到非常高興。像Charlieplexing一樣，他的想法是利用三態(tài)輸出來從引腳中擰出更多的信息，而不僅僅是“ 0”和“ 1”！例如，一個四位的DAC理論上可以產(chǎn)生34（81）個電平，而不是通常的16個電平。五個位實際上將與常規(guī)的八位性能（243個電平）相匹配，盡管精確的實現(xiàn)可能會更多。比常規(guī)的二進制DAC困難，尤其是隨著分辨率的提高。

像往常一樣，我到處搜尋Google的現(xiàn)有技術(shù)，是的，發(fā)現(xiàn)有兩個頁面描述了類似的野獸。吉姆看了一眼，并決定他沒有什么要補充的，所以……沒有“設(shè)計理念”。但是我覺得這個概念還是值得宣傳的。吉姆也有自己獨特的方法。

在繼續(xù)之前，也許花點時間想象一下如何實現(xiàn)三元DAC。也許您會想出一個新的變體，然后再將下面的想法弄清楚。

好的，這是我自己的實現(xiàn)想法：

圖1 具有中間電源基準的求和放大器實現(xiàn)了一個3基數(shù)DAC。

實際上，我最初的想法是在-VDD處輸入放大器的（+）輸入，但隨后我意識到一個浮動輸出將被拉向該負電源，可能鉗位在-0.7V，并且通常不起作用。VDD/ 2參考表示0,1,2狀態(tài)對應(yīng)于0，Z，1輸出（“ Z”表示高阻抗和/或輸入模式）。

另一個硬件問題是，當輸入處于中軌時，某些微控制器可能會消耗過多的電源電流，因此請確認這不是問題，禁用數(shù)字輸入模式，或者使用可以設(shè)置為模擬輸入的引腳。

驅(qū)動三進制DAC將需要查找表或二進制到三進制的轉(zhuǎn)換例程。在大多數(shù)情況下，除非可以在一個寫周期內(nèi)設(shè)置引腳模式和值，否則更改其設(shè)置后，DAC輸出就會出現(xiàn)毛刺。

吉姆（Jim）中止的“設(shè)計理念（Design Idea）”使用無源“ R-2R”型DAC，他編寫了軟件來搜索許多電阻器組合。無法創(chuàng)建完美的線性DAC，他的解決方案是使用查找表，并且性能有些不均勻。

喬什·鮑曼（Josh Bowman）在他的博客中描述了自己對3進制DAC的看法。結(jié)構(gòu)為R-2R-ish，其中較小值的電阻器將電源分開，以生成中間電平的“ Z”值。

圖2 喬什·鮑曼（Josh Bowman）的無源三元DAC

如下所示，設(shè)計中存在冗余值，可以進行校準。

圖3原始和校準的INL性能

在此Arduino論壇上還討論了一些基于base-3的DAC設(shè)計，這些是上述設(shè)計的變體。

如果嘗試三元DAC實現(xiàn)，請在下面重新敘述您的經(jīng)驗。我們希望知道這一點。記住，與所有這些簡單的DAC設(shè)計一樣，電源噪聲會傳遞到輸出。

編輯：hfy