[心得] R-2R DAC 電阻精度匹配與模擬

作者: hiro920463 (hiro)   2017-12-19 19:45:40
圖文易讀版
http://chihhanlin.weebly.com/r2r-dac-38651384592130537197.html
想搞 audio 的 R-2R DAC? 想學啊? 我教你
http://chihhanlin.weebly.com/uploads/8/4/4/0/8440048/learn_orig.jpg
一樣先寫結論:
R2R DAC 硬體有三寶: 開關, 參考電源和電阻匹配. 這篇文章用靜態電阻匹配計算來模擬
動態可能碰到的失真問題, 擴充一下結合 Re-sorting 跟 Laser trimming (管它開關導
通電阻有多大我連它一起算進 R-2R 修整)的技術應該有機會找出兼具低成本與高效能的
audio R-2R ladder 量產製程.
最後我寫了一個 R-2R DAC 電阻精度匹配與 THD (Total Harmonic Distorsion)的模擬程
式, 稍微動了點手腳(商業機密)讓部份類型的小訊號模擬不是那麼準確, 不過足以佐證
一些量測結果與原理. 這玩意甚至可以做成 R-2R 失真效果器來製造一些測試聽感的
wav 檔.
模擬結果:
陽春架構 0.01% 精度電阻 R-2R ladder 的合理長度是 16-17 bit, THD 了不起達到
-90 至 -100dB
Signed Magnitude / balanced dac 賦予超過合理長度的 R-2R ladder 更多功能, 比如
說小訊號下的 THD 表現
推薦參考資料:
US patent, US5257027, A Modified sign-magnitude DAC and method
http://www.google.com.af/patents/US5257027
2N3904blog -R2R DAC – DC Simulation
https://2n3904blog.com/r2r-dac-dc-simulation
D. Marche, Y. Savaria, "Modeling R-2R segmented-ladder DACs", IEEE Trans.
Circuits Syst. I Reg. Papers, vol. 57, no. 1, pp. 31-43, Jan. 2010
http://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/4806048/
Walt Kester, The Data Conversion Handbook
http://www.analog.com/en/education/education-library/data-conversion-handbook
模擬歸模擬, 實際的東西做下去比對才知道模擬有沒有參考價值 . 個人是覺得有那麼點
用處, 多讀點書還是不錯的
http://chihhanlin.weebly.com/uploads/8/4/4/0/8440048/r2rmes_orig.jpg
那一整坨打馬賽克的東東就是測試的樣品, 有NDA所以不能隨便公佈, 右邊看起來很酷炫
板子是 16-bit 雷射振鏡的驅動電路, 跟 audio 完全無關, 不過價格隨便都屌打中階
audio dac.
http://chihhanlin.weebly.com/uploads/8/4/4/0/8440048/r2r_simu_171219.zip
上述壓縮檔就是 demo , 點開 R2R simulator.exe 即可執行, 模擬程式本身不大, 不過
因為是用 LabVIEW 寫的所以執行它需要先安裝官方的 LabVIEW Run-Time Engine 2015
- (32-bit). (這是免費的, 跟 Java 類似也差不多肥大, 200MB-300MB)
http://www.ni.com/download/labview-run-time-engine-2015/5507/en/
作者: kodokawa0515 (NightAkame)   2017-12-19 20:10:00
推認真
作者: CactusFlower (仙人掌花)   2017-12-20 03:58:00
作者: yenchieh1102 (香蕉史塔克)   2017-12-20 15:21:00
這大閘蟹令人出神呢

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