8 Bits de audio estéreo R-2R DAC, esta es una manera correcta de hacerlo?

Question

Soy nuevo en ingeniería eléctrica y el primer proyecto que me gustaría hacer es hacer una de digital a analógico audioconverter. He encontrado que una buena manera de hacer esto es utilizar un R-2R de la estructura de la conversión.

Quiero desafiarme a mí mismo y empezar de cero con la parte digital del circuito, además del hecho de que realmente no puedo encontrar ninguna solución en la web para ayudar en la construcción. Tengo un programa de simulación de circuitos y empezó a diseñar, mientras que la búsqueda en la web para todos los diferentes tipos de electrónica podrían usar para ello.

Ahora creo que podría estar en algún lugar en el barrio de entender el principio de un DAC, pero sería de gran ayuda si alguien con experiencia me podría ayudar a comprobar si tengo que hacer en el hecho de conseguir. Es este un lugar adecuado para preguntar, para que?

Si es así, aquí está el circuito que hemos diseñado:

He utilizado un registro de desplazamiento con latch de salida para cada canal y vinculado Q7S de uno a otro para alimentar los datos. Es cierto que los archivos de audio alternativo de canal izquierdo y derecho, o viceversa, en bloques? por ejemplo, en un archivo de 8 bits: 0010 0111 por la izquierda siguiendo 0010 0110 para el derecho?

Los registros de desplazamiento que he utilizado aquí 74HC595s. Cuando el desplazamiento-en bits y no de los pines (momentáneamente) estar activo. Cuando el pestillo [STCP pin] se activan los bits se transfieren desde el registro de desplazamiento en el almacenamiento de registro, donde van directamente a la salida de su valor a los pines correspondientes y permanecer activo hasta el próximo 16 bits son permitidos.

Luego está el cristal, para lo cual he utilizado una señal de onda cuadrada a imitar a uno con el derecho a la frecuencia de oscilación: 24,576 MHz. Se alimenta el contador en los que la frecuencia se divide a la salida de las frecuencias mi DAC necesidades. En este caso la frecuencia de muestreo tiene que ser 192.000 kHz y por lo tanto la frecuencia en la que los datos se desplazan en tiene que ser 3.02 MHz (192.000 x 16 bits). El 192.000 kHz velocidad de reloj se utiliza para activar STCP.

Lo siguiente que quiero hacer es averiguar cómo cargar datos desde un origen (Frambuesa por ejemplo) tal vez a través de I2C en un búfer en el DAC y a partir de ahí reloj de los bits de salida en el circuito se puede ver aquí.

Si usted piensa que estoy o no estoy en el camino correcto, sería muy útil que me deje saber.

Gracias! Rogier

Por cierto, se me olvidó mencionar que el DAC me gustaría construir es de al menos 24 bits por canal a 96 khz. Sólo se necesita un montón de espacio en esta amenaza y no debería ser difícil para añadir después. Es el mismo principio.

Answer 1

• Sí, este es exactamente el lugar adecuado para preguntar a su pregunta.
• Sí, R-2R de la topografía es el más simple de diseño (y creo que la mejor) manera de hacer un homebrew DAC (wkthout usando PWM).
• Como para desafiar a ti mismo, a mí me parece que puede ser tan masoquista como yo soy (felicitaciones por tener las agallas!). Este es un muy implicadas en el proyecto para un principiante.
• Su R-2R resistencia de las cadenas (y posiblemente el adjunto op amps) en realidad SON sus 8 bits Dac

Aquí es lo que estoy pensando:

Por desgracia, la página de wikipedia en R-2R de la escalera de Dac es incorrecta cuando se dice que el R-2R de la escalera funciona como un divisor de corriente en esta aplicación. Mientras que un R-2R de la escalera puede ser utilizado como un divisor de corriente, que en realidad funciona como un divisor de voltaje de aquí. He aquí un análisis detallado.

En cuenta sólo el LSB de la escalera por sí mismo:

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

Independientemente de la posición del interruptor, la resistencia Thevenin de este simple divisor de voltaje es justo R. El valor de la fuente de voltaje de Thevenin es de 0V o 1/2 × Vref.

Ahora, considere lo que sucede cuando se agrega la siguiente etapa de la R-2R de la escalera:

^{simular este circuito}

Usted puede ver que este es el mismo tipo de divisor de voltaje que hemos tenido en el primer caso, salvo que el número de combinaciones de voltaje se ha incrementado. Sin embargo, la resistencia Thevenin de este circuito es todavía sólo R, y la fuente de voltaje de Thevenin es ahora 0/4, 1/4, 2/4 o 3/4 × Vref.

Por inducción, se puede ver que se puede añadir cualquier número de etapas a la escalera, y el único efecto es que el número de opciones para el Thevenin de la fuente de tensión de valor se multiplica por 2 para cada etapa. El origen de la resistencia sigue siendo exactamente el mismo para cualquier número de etapas.

Si la impedancia de la carga es infinita, el voltaje de salida de la escalera se correspondan exactamente con el voltaje de Thevenin. Pero si la carga tiene algún valor finito de la resistencia, el único efecto será crear un divisor de voltaje con la Thevenin la resistencia de fuente, la ampliación de la tensión de salida por algunos proporción fija, pero no tiene otro efecto sobre el CAD de la exactitud básica o linealidad.

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Tenga en cuenta que en Rogier circuito original (el de la pregunta), los opamps están en una configuración inversora, lo que significa que la salida de la R-2R de la escalera está ligado directamente a una virtual sobre el suelo. Esto significa que el valor de salida es realmente la corriente que fluye a través de Rth (R), y esta corriente también fluye a través del amplificador operacional de la resistencia de retroalimentación. La tensión de salida del amplificador operacional es lo que el voltaje que se requiere para hacer que esas dos corrientes iguales, y funciona a la Rfb/R × V. Dado que se utiliza una resistencia de retroalimentación de 2R, el resultado termina siendo -2 × V.

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Parece que hay cierta confusión sobre si el R-2R de la escalera está siendo utilizado como un divisor de voltaje o una corriente divisor, así que aquí es una ilustración de cómo éste puede trabajar, con el fin de mostrar las principales diferencias entre este y el OP del circuito.

^{simular este circuito}

Tenga en cuenta que las corrientes que fluyen hacia abajo a través de la 2R resistencias son binarios ponderado. Esto funciona debido a que la resistencia efectiva mirando a la derecha de cualquiera de las tres cruces es también exactamente 2R. Por lo tanto, la corriente que fluye desde la izquierda siempre se divide igualmente entre el rama y la rama derecha.

Tenga en cuenta que un supuesto clave aquí es que todos los de las piernas están atadas a la misma tensión (cero en este caso). También es interesante notar que los voltajes en los nodos de unión también son binarias ponderado.

Esto puede ser usado para construir una corriente de salida del DAC de la siguiente manera:

^{simular este circuito}

Las corrientes en las resistencias en este circuito son exactamente las mismas que el anterior diagrama, porque independientemente de la posición de cada uno de los interruptores, la correspondiente resistencia se conecta a un terreno real en el \$\overline{\text{Iout}}\$ autobús, o a una virtual sobre el suelo en el \$\text{Iout}\$ autobús. Las corrientes en los dos autobuses siempre se suman a Iref. Un amplificador operacional puede convertir la salida de corriente a voltaje, y el rango de voltaje es simplemente -Iref × R7.