Conversione digitale/analogica: DAC e relativi parametri

Principio e architettura

Il DAC converte un codice binario a $n$ bit in una tensione analogica proporzionale alla tensione di riferimento $V_{ref}$. La struttura più diffusa è la rete R-2R: usa solo due valori resistivi, $R$ e $2R$, evitando rapporti ohmici estremi tipici della rete pesata. Ogni bit comanda un interruttore che invia corrente al nodo sommante di un operazionale o verso massa.

dove $D=\sum_{i=0}^{n-1} b_i 2^i$. Con codice massimo $D=2^n-1$ si ottiene $V_{FS}=V_{ref}\frac{2^n-1}{2^n}$: $V_{ref}$ è il riferimento nominale, non un livello necessariamente raggiungibile.

• La risoluzione è data da $n$ bit o $2^n$ livelli; il LSB vale $V_{ref}/2^n$. Per $n=12$ e $V_{ref}=10\,V$, $LSB\approx 2{,}44\,mV$.

Parametri e prestazioni

Gli errori statici comprendono offset (uscita residua a $D=0$), guadagno (pendenza reale diversa dall'ideale), DNL e INL. Un DNL maggiore di $-1LSB$ garantisce la monotonicità. Il tempo di assestamento $t_s$ è il tempo per rientrare entro $\pm \frac{1}{2}LSB$ dopo un gradino; limita la frequenza massima: $f_{agg}=1/t_s$. In pratica, la scelta del DAC dipende dal compromesso tra accuratezza statica e velocità di aggiornamento.