마이크로 컨트롤러에 일반적으로 온칩 DAC가없는 이유는 무엇입니까?


44

에서 이 대답 나는 그들이 ADC를 할 동안이 마이크로 컨트롤러는 일반적으로 DAC를 필요는 없습니다 읽어 보시기 바랍니다. 왜 그런 겁니까?

편집
R-2R DAC에서와 같이 저항을 통합하는 것은 부동산 측면에서 비용이 많이 들지만 (마이크 덕분에) 귀하의 답변에 따르면 스위칭 전류 DAC는 소수의 트랜지스터 만 필요하기 때문에 매우 작게 만들 수 있다고 생각했습니다.


+1 정말 좋은 질문입니다. 나도 똑같이 궁금해했다.
sybreon

A / D로 2 개의 전압을 측정 한 다음 2 개의 D / A 신호를 동시에 생성해야합니다. 이는 동시에 2 개의 트랜지스터를 통해 전류를 제어하기위한 것입니다. 단일 또는 이중 극 필터링 된 PWM 방법의 노이즈 및 비선형 성은 실제 문제입니다. 때로는 "아날로그로 돌아 가기"를 원할 수도 있습니다. Cypress 솔루션처럼 보입니다. 처음에 마이크로를 사용하는 이유는 부품 수를 줄이는 것입니다. 선외 D / A와 같은 것들을 추가하면 게이트에서 패배합니다.

답변:


30

첫째, 일부 마이크로 컨트롤러에는 D / A 변환기가 있습니다. 그러나 이들은 A / D 컨버터보다 훨씬 덜 일반적입니다.

기술적 문제 외에도 주요 이유는 시장 수요입니다. 생각 해봐 실제 D / A가 필요한 응용 프로그램은 무엇입니까? 포인트가 신호 처리가 아닌 한 마이크로가 합리적인 고속 아날로그 신호를 생성하는 것은 매우 드 quite니다. 그러나 주요 시장은 오디오이며 디지털 마이크로 컨트롤러를 만드는 데 사용 된 것과 동일한 프로세스로 구축 할 수있는 것보다 훨씬 더 많은 해상도가 필요합니다. 따라서 오디오는 외부 A / D 및 D / A를 사용합니다. 이러한 애플리케이션을위한 DSP에는 I2S와 같은 외부 장치와 통신하기 위해 내장 된 통신 하드웨어가 있습니다.

그렇지 않으면 일반적인 제어 응용 프로그램의 경우 전략은 프로세스 초기에 디지털로 변환 한 다음 사물을 디지털로 유지하는 것입니다. 이것은 A / D를 주장하지만 아날로그로 돌아가고 싶지 않기 때문에 D / A는 쓸모가 없습니다.

마이크로 컨트롤러가 일반적으로 제어하는 ​​것은 PWM (PulseWidth Modulation)으로 제어됩니다. 스위칭 전원 공급 장치 및 클래스 D 오디오는 본질적으로 펄스에서 작동합니다. 모터 제어, 솔레노이드 제어 등은 모두 효율을 위해 펄스로 수행됩니다. 이상적인 스위치는 전원을 소비 할 수 없으므로 패스 요소를 완전히 켜거나 끄고 싶을 것입니다. 대형 시스템 또는 입력 전원이 부족하거나 비싼 경우 (예 : 배터리 작동) 스위칭 시스템의 효율성이 중요합니다. 많은 중간 사례에서 사용 된 총 전력은 문제가되지 않지만 열과 같이 낭비되는 전력을 제거합니다. 10W 대신 1W를 소산하는 스위칭 회로는 10W 선형 회로보다 전자 부품에서 약간 더 비쌀 수 있지만 크기와 무게가 관련된 방열판이 필요하지 않기 때문에 전체적으로 훨씬 저렴합니다.

마이크로 컨트롤러에서 매우 일반적인 PWM 출력을 사용하여 필요할 때 특별한 경우에 아날로그 신호를 만들 수 있습니다. 저역 통과 필터링 PWM 출력은 충분한 해상도 * 속도의 제품이있는 한 마이크로에서 아날로그 신호를 만드는 가장 쉽고 좋은 방법입니다. 필터링 된 PWM 출력은 단조롭고 선형성이 뛰어나며 분해능 대 속도 트레이드 오프가 유용 할 수 있습니다.

마이크로가 D / A 변환기를 갖고 싶어한다는 점을 염두에두고 있습니까? 저역 통과 필터링 PWM으로 해결할 수 있거나 더 높은 해상도 * 속도를 위해 외부 D / A가 필요할 수 있습니다. 필터링 된 PWM과 외부 사이의 간격은 매우 좁으며 실제로 이러한 신호가 필요한 애플리케이션 유형도 좁습니다.


오디오와는 별도로 임의 함수 발생기 (ARB)는 PWM을 사용할 수없는 곳을 생각할 수있는 유일한 응용 프로그램입니다.
stevenvh

고해상도가 필요하고 고속 일 때 DAC가 유용하게 보이는 유일한 지점입니다. PWM은 카운터 또는 타이머로 인해 해상도가 제한되어 있으며 특정 업데이트 속도에서는 매우 빠른 참조가 필요합니다.
Hans

다른 유용한 방법은 임의의 오프셋 아날로그 센서에 트림 전압이 필요한 경우입니다.
Rocketmagnet

1
@Rocket : 트림 오프셋은 매우 낮은 대역폭이므로 저역 통과 필터링 된 PWM이 적합합니다. 어쨌든 트림 조정을 위해 일반적으로 전체 출력 범위를 이동하고 감쇠 시키려고하므로 추가 부품이 많이 필요하지 않습니다.
Olin Lathrop

1
다른 µc 제조업체의 대표자는 확실하지 않지만 PIC µc의 약 10 %가 온보드 D / A를 가지고 있다고 생각합니다. 모두 10 비트라고 생각합니다. 16 개의 PIC (주로 PIC24 및 dsPIC33 제품군이지만 몇 개의 PIC16)에는 두 개의 D / A가 있습니다.
tcrosley

12

DAC는 실리콘 영역에서 비교적 비싸다. 입력보다 아날로그 출력이 필요한 응용 프로그램이 훨씬 적으며 PWM 및 소량의 외부 필터링을 사용하여 많은 응용 프로그램에 필요한 DAC 기능을보다 저렴하게 얻을 수 있습니다.


6

아직 언급되지 않은 두 가지 문제 :

  • 부품이 많은 핀의 전압을 측정 할 수 있어야하지만 동시에 동시에 측정 할 수없는 경우가 많이 있습니다. 이를 위해 핀당 하나의 패스 게이트와 함께 단일 ADC를 사용할 수 있습니다. 반대로 여러 DAC 출력이 필요한 대부분의 부품에는 동시에 필요합니다.

  • ADC를 외부 세계에 연결하는 회로는 ADC의 입력 회로에서 의도적이거나 기생 용량을 충전하거나 방전하기에 충분한 전류 만 전달할 수 있어야합니다. 그것은 아주 적은 양의 전류 일뿐만 아니라 본질적으로 어플리케이션과 무관합니다. "최악의 경우"전류 처리 요구 사항을 처리하는 데 필요한 추가 영역은 유리한 응용 프로그램 환경에서 작동 할 수있는 작업에 필요한 것과 비교하여 무시할 수 있습니다. 반대로, DAC 애플리케이션마다 전류 소싱 또는 싱킹 요구 사항이 다르며, 이러한 요구 사항을 처리하는 데 필요한 칩 면적은 매우 다양합니다. 애플리케이션 요구 사항에 정확히 맞는 몇 개의 DAC에서 칩 영역의 20 %를 소비하는 것은 합리적입니다.

또한, 내가 많이 사용하지 않은 기술 중 하나는 DAC와 PWM을 결합하는 것입니다. R / 2R DAC를 사용하는 경우 LSB와 동일한 무게의 추가 입력을 쉽게 추가 할 수 있습니다 (예 : 3 + 1 입력 DAC의 가중치는 1/2, 1/4, 1/8 및 1/8). 8 비트 DAC를 가져 와서 PWM 신호를 추가하면 12 비트 PWM 잡음의 1/128로 12 비트 결과를 얻을 수 있지만 선형성이 비슷한 12 비트 DAC를 사용하는 것보다 비용이 적게 듭니다.


1

Olin이 말했듯이 일부 MCU에는 DAC가 있습니다. Cypress PSoC3 및 PSoC5를 살펴보십시오. 최대 2 개의 DAC를 포함합니다. 이는 증폭 전에 트림 전압이 필요한 아날로그 센싱 애플리케이션에 매우 유용 할 수 있습니다.

예를 들어 압력 센서의 출력을 측정하는 데 사용했습니다. 각 압력 센서 칩에는 임의의 전압 오프셋이 있습니다. MCU가 재설정되면 DAC 전압이 센서의 출력보다 작게 설정됩니다. 그런 다음 이러한 전압 간의 차이를 증폭시킵니다.

ADC, DAC, Opamps 및 MCU를 모두 하나의 칩에 넣을 수 있다는 것이 좋습니다.


1
오프셋 전압을 적용한 압력 센서가있는 DAC 사용 정보 물론, 나는 당신의 회로의 세부 사항을 모른다. 그러나 uC 메모리에 오프셋을 기록하고 펌웨어에서 디지털 방식으로 수정을 적용하는 것이 쉽지 않을까요?
Nick Alexeev

이렇게하면 ADC 범위의 일부를 낭비하여 정확도가 떨어지기 때문에 @NickAlexeevit이 최선이 아닐 수도 있습니다.
clabacchio

바로 그거죠. 증폭 (x50)을 적용하려면 압력이 0 일 때 가장 낮은 차동 전압이 필요합니다.
Rocketmagnet

0

2017 년에이를 다시 살펴보면 이제 DAC를 포함하는 여러 마이크로 컨트롤러 제품군이 있습니다 (위에 나열된 Cypress PSOC 및 PIC 외에도).

  • 아날로그 장치 ADuC70xx
  • Atmel AVR XMEGA (일부 부품)
  • 인피니언 XMC4100 / XMC4200
  • NXP 키네 티스 시리즈 외
  • 르네사스 H8, R8 등
  • 실리콘 랩
  • STMicroelectronics STM32 시리즈 중 일부
  • TI, 일부 MSP430 시리즈 및 일부 C2000 시리즈
  • Zilog (Z8 프로세서 사용)

Digikey 제품 색인 검색 > 집적 회로 (IC)> 내장형-마이크로 컨트롤러 는 "데이터 변환기"라는 열 중 하나와 함께 목록을 제공합니다.

당사 사이트를 사용함과 동시에 당사의 쿠키 정책개인정보 보호정책을 읽고 이해하였음을 인정하는 것으로 간주합니다.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.