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Der R/2R-Leiter-DAC: Verständnis und Anwendung

Der R/2R-Leiter-DAC ist eine populäre Alternative zum traditionellen binär-gewichteten (R/2ⁿR) Wandler und bietet einen einfacheren Widerstandsaufbau ohne Leistungseinbußen.

R/2R vs. R/2ⁿR DAC

Traditionelle binär-gewichtete Designs erfordern für jeden Bit einen einzigartigen Widerstandswert – oft acht verschiedene Widerstände für einen 8-Bit-Wandler. Diese Vielfalt erhöht die BOM-Komplexität und den Bestückungsaufwand.

Zwar könnte man identische Widerstände in Reihe schalten, um die benötigten Werte zu imitieren, doch dies verlagert die Komplexität lediglich von der Vielfalt zur Menge, was die Schaltung sperriger und schwerer handhabbar macht.

Was ist ein R/2R-Leiter-DAC?

Durch Anordnung von nur zwei Widerstandstypen (R und 2R) in einem Leitermuster erreicht die Schaltung dieselbe binäre Gewichtung bei überschaubarer Bauteilanzahl. Das folgende Schema illustriert dieses Leiternetzwerk:

Der R/2R-Leiter-DAC: Verständnis und Anwendung

Obwohl die Mathematik etwas aufwendiger ist als bei einfach gewichteten Widerständen, lässt sich der Leiter mit Thevenin-Äquivalenten analysieren oder in SPICE simulieren. Die resultierenden Ausgangsspannungen für jeden 3-Bit-Eingang sind in der Tabelle unten aufgeführt:

BinärAusgangsspannung
0000,00 V
001-1,25 V
010-2,50 V
011-3,75 V
100-5,00 V
101-6,25 V
110-7,50 V
111-8,75 V

Zugehöriges Arbeitsblatt:

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  • 3d Drucken
  • Automatisierungssteuerung System
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