В этом ответе я прочитал, что микроконтроллеры обычно не имеют ЦАП, в то время как у них есть АЦП. Почему это?
редактировать
Я понимаю , что интеграция резисторов , как в R-2R ЦАП является дорогостоящим с точки зрения реального имущества (спасибо Майк, за ваш ответ), но я думал , что коммутируемый ток ЦАП может быть сделано очень мало , так как они нуждаются только несколько транзисторов.
microcontroller
dac
Федерико Руссо
источник
источник
Ответы:
Во-первых, некоторые микроконтроллеры имеют ЦАП. Тем не менее, они гораздо реже, чем аналого-цифровые преобразователи.
Помимо технических проблем, основной причиной является рыночный спрос. Думаю об этом. Какое приложение потребует реального D / A? Очень редко хочется, чтобы микро генерировал достаточно высокоскоростной аналоговый сигнал, если только речь не идет об обработке сигнала. Однако основным рынком для этого является аудио, и для этого требуется гораздо большее разрешение, чем вы можете создать с помощью того же процесса, который использовался для создания цифрового микроконтроллера. Так что аудио будет использовать внешние A / D и D / As в любом случае. DSP, предназначенные для таких приложений, имеют встроенное коммуникационное оборудование для связи с такими внешними устройствами, как I2S.
В противном случае для обычных управляющих приложений стратегия состоит в том, чтобы преобразовать их в цифровую форму на ранней стадии процесса, а затем сохранить в цифровой форме. Это касается A / D, но D / As бесполезны, так как вы не хотите возвращаться к аналогу.
Вещи, которыми обычно управляют микроконтроллеры, управляются с помощью ШИМ (PulseWidth Modulation). Импульсные источники питания и звук класса D по своей сути работают на импульсах. Управление двигателем, управление соленоидом и т. Д. Выполняется с помощью импульсов для повышения эффективности. Вы хотите, чтобы элемент pass был либо полностью включен, либо полностью выключен, потому что идеальный переключатель не может рассеивать какую-либо мощность. В больших системах или там, где входная мощность недостаточна или дорога (например, работа от батареи), эффективность систем коммутации важна. Во многих средних случаях общая потребляемая мощность не является проблемой, но избавляется от потерянной энергии, как тепла. Коммутационная цепь, которая рассеивает 1 Вт вместо 10 Вт, может стоить немного дороже электронных компонентов, чем линейная цепь 10 Вт, но в целом намного дешевле, потому что вам не нужен радиатор с соответствующим размером и весом,
Обратите внимание, что выходы ШИМ, которые очень распространены в микроконтроллерах, могут использоваться для создания аналоговых сигналов в тех необычных случаях, когда они вам нужны. Низкочастотная фильтрация ШИМ-выхода - это самый простой и приятный способ создания аналогового сигнала от микро, если у вас есть достаточное разрешение * скорость продукта. Отфильтрованные выходы ШИМ являются хорошо монотонными и очень линейными, и соотношение между разрешением и скоростью может быть полезным.
Вы имели в виду что-то конкретное, если бы вы хотели, чтобы у микро был цифро-аналоговый преобразователь? Скорее всего, это можно решить с помощью ШИМ с фильтром нижних частот или в любом случае потребуется внешний ЦАП для более высокого разрешения *. Разрыв между отфильтрованным ШИМ и внешним довольно узок, и тип приложений, которые действительно нуждаются в таком сигнале, также узок.
источник
ЦАП относительно дороги в кремниевой области. Гораздо меньшее количество приложений нуждается в аналоговом выводе, чем во входном, и функциональность ЦАП, необходимая для большой части приложений, может быть достигнута дешевле при использовании ШИМ и небольшого количества внешней фильтрации.
источник
Еще два вопроса, которые еще не упомянуты:
Во многих случаях деталь должна иметь возможность измерять напряжения на многих выводах, но не одновременно. Для этого можно использовать один АЦП вместе с одним проходным затвором на вывод. Напротив, большинству частей, которым потребовалось бы несколько выходов ЦАП, потребовалось бы их одновременно
Схема, которая связывает АЦП с внешним миром, должна быть способна передавать только ток, достаточный для зарядки или разрядки любой преднамеренной или паразитной емкости на входной схеме АЦП. Мало того, что это довольно небольшое количество тока, но это по существу не зависит от приложения. Дополнительная площадь, необходимая для обработки требований по обработке тока в "наихудшем случае", будет незначительной по сравнению с той, которая потребуется для чего-то, что могло бы работать при благоприятных условиях применения. В отличие от этого, различные приложения ЦАП будут иметь разные текущие требования к источнику питания или затуханию, и количество области микросхемы, необходимой для удовлетворения этих требований, будет сильно различаться. Было бы разумно потратить 20% площади чипа на пару ЦАП, которые точно соответствуют требованиям приложения,
Кстати, одна техника, которую я не видел, часто использовалась для объединения ЦАП с ШИМ. При использовании ЦАП R / 2R легко добавить дополнительный вход, вес которого такой же, как у LSB (например, ЦАП с 3 + 1 входом будет иметь веса 1/2, 1/4, 1/8 и 1/8). Взятие 8-разрядного ЦАП и добавление к нему сигнала ШИМ может дать 12-разрядный результат с 1/128 шума 12-разрядного ШИМ, но с меньшими затратами, чем при использовании 12-разрядного ЦАП сопоставимой линейности.
источник
Как сказал Олин, некоторые микроконтроллеры имеют ЦАП. Взгляните на Cypress PSoC3 и PSoC5. Они содержат до двух ЦАП. Они могут быть чрезвычайно полезны в приложениях аналогового зондирования, которые требуют подстройки напряжения перед усилением.
Например, мы использовали один для измерения выходов датчиков давления. Каждый чип датчика давления имеет случайное смещение напряжения. Когда MCU сбрасывается, он устанавливает напряжение ЦАП чуть меньше, чем на выходе датчика. Затем усиливается разница между этими напряжениями.
Замечательно иметь возможность иметь в одном чипе АЦП, ЦАП, операционные усилители и микроконтроллеры.
источник
Возвращаясь к этому в 2017 году, теперь есть ряд семейств микроконтроллеров, которые включают ЦАП (в дополнение к Cypress PSOC и PIC, перечисленным выше):
Поиск по индексу продуктов Digikey > Интегральные схемы (ИС)> Встроенные микроконтроллеры дают список с одним из столбцов, помеченных как «Преобразователи данных»
источник