Neden mikrodenetleyiciler genellikle çip üzerinde DAC'lere sahip değil?


44

Gelen bu cevap Onların ADC yaparken bu mikrodenetleyiciler genellikle, DAC yok okundu. Neden?

düzenleme
R-2R DAC gibi dirençleri entegre etmenin emlak açısından pahalı olduğunu takdir ediyorum (cevabınız için teşekkürler Mike), ancak mevcut DAC'lerin sadece bir avuç transistöre ihtiyaç duydukları için çok küçük yapılabileceğini düşündüm.


+1 bu gerçekten iyi bir soru. Ben de aynısını merak ettim.
sybreon

A / D'lerle 2 voltaj ölçmem gerekiyor, ardından aynı anda 2 D / A sinyali üretmem gerekiyor. Bu, akımı aynı anda 2 transistör üzerinden kontrol etmektir. Tek veya çift kutuplu filtreli PWM yöntemlerinin gürültüsü ve doğrusal olmaması gerçek bir sorundur. Bazen "analoga geri dönmek" istersiniz. Benim için Cypress çözümü gibi görünüyor. İlk önce bir mikro ile gitmek için tüm neden parça sayısını azaltmaktır. Dıştan takma D / A gibi şeyler eklemek, kapının dışında bunu yener.

Yanıtlar:


30

İlk olarak, bazı mikrodenetleyiciler DO / A dönüştürücülerine sahiptir. Ancak, bunlar A / D dönüştürücülerinden çok daha az yaygındır.

Teknik sorunların yanı sıra, asıl sebep pazar talebidir. Bunu düşün. Ne tür bir uygulama gerçek bir D / A gerektirecektir? Nokta bir sinyal işleme olmadığı sürece, bir mikro'nun oldukça yüksek hızlı bir analog sinyal üretmesini istemek oldukça nadirdir. Ancak bunun için ana pazar sestir ve dijital mikrodenetleyiciyi yapmak için kullanılan aynı işlemle yapabileceğinizden çok daha fazla çözünürlük gerekiyor. Böylece ses zaten harici A / D ve D / As kullanacaktır. Bu tür uygulamalar için tasarlanan DSP'lerde, I2S gibi bu tür harici cihazlarla konuşmak için yerleşik iletişim donanımı bulunur.

Aksi halde, sıradan kontrol uygulamaları için, strateji sürecin başlarında dijitale dönüştürmek ve sonra işleri dijital tutmaktır. Bu, A / D'leri savunuyor, ancak D / As, analoga geri dönmek istemediğiniz için işe yaramaz.

Mikrodenetleyicilerin genelde kontrol ettiği şeyler PWM (PulseWidth Modulation) ile kontrol edilir. Güç kaynaklarını ve D sınıfı sesi değiştirmek doğal olarak darbeler üzerinde çalışır. Motor kontrolü, solenoid kontrolü vb. Tüm verimlilik için darbelerle yapılır. Geçiş elemanının tamamen açık veya tamamen kapalı olmasını istersiniz çünkü ideal bir anahtar herhangi bir gücü harcayamaz. Büyük sistemlerde veya giriş gücünün kıt veya pahalı olduğu durumlarda (pil kullanımı gibi), anahtarlama sistemlerinin verimliliği önemlidir. Birçok orta durumda, kullanılan toplam güç sorun değil, ısı olarak olduğu gibi boşa harcanan güçten kurtulmaktır. 10 W yerine 1 W dağıtan bir anahtarlama devresi, elektronik parçalarda 10 W doğrusal devreden biraz daha pahalı olabilir, ancak genel olarak çok daha ucuzdur, çünkü ilişkili boyut ve ağırlığa sahip bir soğutucuya ihtiyaç duymazsınız,

Mikrodenetleyicilerde çok yaygın olan PWM çıkışlarının, ihtiyaç duyduğunuz olağandışı durumlarda analog sinyaller üretmek için kullanılabileceğini unutmayın. Bir PWM çıkışını düşük geçişli filtreleme, yeterli çözünürlükte * hızlı bir ürüne sahip olduğunuz sürece bir mikrodan analog sinyal yapmanın en kolay ve en güzel yoludur. Filtrelenmiş PWM çıkışları hoş bir şekilde monoton ve oldukça doğrusaldır ve hıza karşı tradeoff'a karşı çözünürlük yararlı olabilir.

Bir mikroda bir D / A dönüştürücüsüne sahip olmasını dilediğiniz bir şeyin var mıydı? Olasılıklar düşük geçiş filtreli PWM ile çözülebilir veya yine de daha yüksek çözünürlük * hızı için harici bir D / A'ya ihtiyaç duyabilir. Filtrelenmiş PWM ile harici arasındaki boşluk oldukça dardır ve gerçekten böyle bir sinyale ihtiyaç duyan uygulamaların türü de dardır.


Sesin dışında bir Keyfi Fonksiyon Üreteci (ARB), PWM'yi nerede kullanamayacağınızı düşünebileceğim tek uygulama hakkında.
stevenvh

Yüksek çözünürlük istendiğinde VE yüksek hızda DAC'nin bana yararlı olduğu tek nokta. Bir PWM, sayaç veya zamanlayıcı nedeniyle sınırlı bir çözünürlüğe sahiptir ve belirli bir güncelleme hızı ile çok yüksek bir hız referansı gerektirir.
Hans

Kullanışlı olduğu başka bir yer ise bazı rasgele uzaklık analog sensörleri için trim voltajına ihtiyaç duyduğunuz zamandır.
Rocketmagnet

1
@Rocket: Kesim ofsetleri çok düşük bant genişliğine sahip, bu nedenle düşük geçişli filtreli bir PWM onlar için iyi çalışıyor. Bu, fazladan parça gerektirmez çünkü genellikle yine de bir trim ayarlaması için tam çıkış aralığını kaydırmak ve zayıflatmak istersiniz.
Olin Lathrop

1
Diğer µc üreticilerini nasıl temsil edeceğinden emin değilim, ancak PIC µc'lerin yaklaşık% 10'unda D / A kartı var, hepsinin 10 bit olduğuna inanıyorum. 16 PIC (çoğunlukla PIC24 ve dsPIC33 ailelerinde ancak birkaç PIC16'da) iki D / A değerine sahiptir.
tcrosley

12

DAC'ler silikon alanında nispeten pahalıdır. Çok az sayıda uygulama girdiden daha fazla analog çıkışa ihtiyaç duyar ve PWM ve az miktarda harici filtreleme kullanılarak büyük miktarda uygulama için gerekli DAC işlevselliği daha ucuza elde edilebilir.


6

Henüz belirtilmeyen iki başka konu:

  • Bir parçanın birçok pimin üzerindeki gerilimi ölçebilmesi gereken, ancak aynı anda değil, birçok durum vardır. Bunu gerçekleştirmek için pin başına bir geçiş kapısı ile birlikte tek bir ADC kullanmak mümkündür. Buna karşılık, birden fazla DAC çıkışına ihtiyaç duyan parçaların çoğu aynı anda onlara ihtiyaç duyacaktır.

  • Bir ADC'yi dış dünyaya arayüzleyen devre, yalnızca ADC'nin giriş devresi üzerindeki herhangi bir kasıtlı veya parazitik kapasitansı şarj etmek veya boşaltmak için yeterli akımı aktarabilmelidir. Bu sadece çok küçük bir miktar akım değil, aynı zamanda uygulamadan bağımsız. "En kötü durum" mevcut işleme gereklilikleri için ele alınması gereken ilave alan, uygun uygulama koşullarında çalışabilecek bir şey için ne gerekliliği ile karşılaştırıldığında ihmal edilebilir düzeyde olacaktır. Buna karşılık, farklı DAC uygulamaları farklı akım kaynakları veya bataklık gereksinimlerine sahip olacak ve bu gereklilikleri yerine getirmek için gereken yonga alanı miktarı çok büyük farklılıklar gösterecektir. Bir çip alanının% 20'sini bir uygulamanın gereksinimlerine tam olarak uyan bir çift DAC'ye harcamak mantıklı olacaktır.

Bu arada, çok fazla kullanmadığım bir teknik DAC'yi PWM ile birleştirmek. Bir R / 2R DAC kullanıldığında, ağırlığı LSB ile aynı olan ekstra bir giriş eklemek kolaydır (bu nedenle, örneğin 3 + 1 girişli bir DAC, 1/2, 1/4, 1/8 ve 1/8). 8 bitlik bir DAC alınması ve buna bir PWM sinyali eklenmesi, 12 bitlik bir PWM'nin 1/128'inin gürültüsü ile 12 bitlik bir sonuç verebilir, ancak 12 bitlik bir DAC karşılaştırılabilir doğrusallık kullanmaktan daha düşük bir maliyetle sonuçlanabilir.


1

Olin'in dediği gibi, bazı MCU'ların DAC'leri var. Cypress PSoC3 ve PSoC5'e bir bakın. İki taneye kadar DAC içerirler. Bunlar, amplifikasyondan önce trim gerilimi gerektiren analog algılama uygulamalarında son derece yararlı olabilir.

Örneğin, basınç sensörlerinin çıkışlarını ölçmek için bir tane kullandık. Her basınç sensörü yongası, rastgele bir voltaj kaymasına sahiptir. MCU sıfırlandığında, DAC voltajını sensör çıkışından daha düşük bir değere ayarlar. Sonra bu gerilimler arasındaki farkı yükseltir.

ADC, DAC, Opamps ve MCU'ların tek bir çipte olması harika.


1
Ofset voltajını uyguladığınız basınç sensörlü DAC kullanımınız hakkında. Elbette, devrelerinin ayrıntılarını bilmiyorum. Ancak ofset uC hafızasına kaydetmek ve düzeltmeyi bellenimde dijital olarak uygulamak kolay olmaz mıydı?
Nick Alexeev

@NickAlexeevit en iyi şey olmayabilir, çünkü bu şekilde yaptığınız için ADC'nin menzilinin bir kısmını boşa harcıyorsunuz, doğruluğu azaltıyorsunuz.
clabacchio

Kesinlikle. Amplifikasyon uygulamak istiyorsanız (x50), o zaman sıfır basınçta en düşük diferansiyel gerilime sahip olmanız gerekir.
Rocketmagnet

0

2017'de bunu tekrar ziyaret ederek, şimdi DAC'leri içeren bir dizi mikrodenetleyici aile vardır (yukarıda listelenen Cypress PSOC ve PIC'ye ek olarak):

  • Analog Cihazlar ADuC70xx
  • Atmel AVR XMEGA (bazı parçalar)
  • Infineon XMC4100 / XMC4200
  • NXP Kinetis serisi, diğerleri
  • Renesas H8, R8, diğerleri
  • Silikon Laboratuarları
  • STMicroelectronics STM32 serisinin bir kısmı
  • TI, MSP430 serisinin bir kısmı, bazı C2000 serileri
  • Zilog (Z8 işlemcili)

Digikey Ürün İndeksinde Arama > Bütünleşik Devreler (IC'ler)> Gömülü - Mikrodenetleyiciler , "Veri Dönüştürücüleri" etiketli sütunlardan birini içeren bir liste sunar

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.