บันไดตัวต้านทานลอการิทึม

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ข้ามไปที่การนำทาง ข้ามไปที่การค้นหา

บันไดต้านทานลอการิทึมเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยชุดของตัวต้านทานและสวิทช์ที่ออกแบบมาเพื่อสร้างการลดทอนจากการป้อนข้อมูลที่จะส่งสัญญาณขาออกที่ลอการิทึมอัตราส่วนลดทอนเป็นสัดส่วนกับคำรหัสดิจิตอลที่แสดงถึงสถานะของ สวิตช์

พฤติกรรมลอการิทึมของวงจรเป็นตัวสร้างความแตกต่างหลักเมื่อเปรียบเทียบกับตัวแปลงดิจิตอลเป็นแอนะล็อกโดยทั่วไปและเครือข่ายบันได R-2Rแบบดั้งเดิมโดยเฉพาะ การลดทอนแบบลอการิทึมเป็นที่ต้องการในสถานการณ์ที่ต้องจัดการกับช่วงไดนามิกขนาดใหญ่ วงจรที่อธิบายในบทความนี้ถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์เสียงเนื่องจากการรับรู้ของมนุษย์เกี่ยวกับระดับเสียงนั้นแสดงออกมาอย่างเหมาะสมในระดับลอการิทึม

พฤติกรรมอินพุต/เอาต์พุตลอการิทึม

ในขณะที่แปลงดิจิตอลเป็นอะนาล็อกเป็นคำไบนารีถูกนำไปใช้กับเครือข่ายบันไดซึ่งNบิตจะถือว่าเป็นคิดเป็นค่าจำนวนเต็มตามความสัมพันธ์:

ที่ไหน แสดงให้เห็นถึงค่า 0 หรือ 1 ขึ้นอยู่กับสถานะของฉันTHสวิทช์

สำหรับเครือข่ายDACหรือR-2Rทั่วไป ค่าสัญญาณเอาท์พุต (แรงดันไฟ) จะเป็น:

ที่ไหน และ เป็นค่าคงที่การออกแบบและโดยที่ โดยทั่วไปจะเป็นแรงดันอ้างอิงคงที่

(DA-แปลงที่ออกแบบมาเพื่อจัดการกับตัวแปรแรงดันไฟฟ้าอินพุตจะเรียกว่าคูณ DAC . [1] )

ในทางตรงกันข้าม เครือข่ายแลดเดอร์ลอการิทึมที่กล่าวถึงในบทความนี้จะสร้างพฤติกรรมดังนี้:

ที่ไหน เป็นสัญญาณอินพุตตัวแปร

การนำวงจรไปใช้

แผนภาพ

วงจรเช่นนี้จะประกอบด้วย 4 ขั้นตอนเลข 1-4 และอีกชั้นนำRsourceและต่อท้ายRload

แต่ละขั้นตอนที่iมีอัตราส่วนการลดทอนแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและขาออกที่ออกแบบไว้iเป็น:

สำหรับตัวลดทอนแบบลอการิทึม เป็นเรื่องปกติที่จะแสดงการลดทอนในหน่วยเดซิเบล :

สำหรับ และ

สิ่งนี้เผยให้เห็นคุณสมบัติพื้นฐาน:

เพื่อแสดงว่าสิ่งนี้ ตอบสนองความตั้งใจโดยรวม:

สำหรับ และ

ระยะที่ต่างกัน 1 .. N ควรทำงานอย่างเป็นอิสระจากกัน เพื่อให้ได้สถานะที่แตกต่างกัน2 N ที่มีพฤติกรรมที่ผสมกันได้ เพื่อให้ได้การลดทอนของแต่ละขั้นตอนที่ไม่ขึ้นกับขั้นตอนโดยรอบ ให้เลือกการออกแบบอย่างใดอย่างหนึ่งจากสองตัวเลือก: ความต้านทานอินพุตคงที่หรือความต้านทานเอาต์พุตคงที่

ความต้านทานอินพุตคงที่

ความต้านทานการป้อนข้อมูลของขั้นตอนใดจะเป็นอิสระจากในตัว / ปิดสลับตำแหน่งและต้องเท่ากับ R โหลด

นี่นำไปสู่:

ด้วยสมการเหล่านี้ ค่าความต้านทานทั้งหมดของแผนภาพวงจรจะติดตามอย่างง่ายดายหลังจากเลือกค่าสำหรับ N แล้ว และ R โหลด (ค่าของแหล่ง R ไม่มีผลต่อพฤติกรรมลอการิทึม)

ความต้านทานเอาต์พุตคงที่

ความต้านทานการส่งออกของขั้นตอนใดจะเป็นอิสระจากในตัว / ปิดสลับตำแหน่งและต้องเท่ากับ R แหล่งที่มา

นี่นำไปสู่:

อีกครั้ง ค่าความต้านทานทั้งหมดของแผนภาพวงจรจะทำตามอย่างง่ายดายหลังจากเลือกค่าสำหรับ N แล้ว และ R แหล่งที่มา (ค่าของโหลด R ไม่มีผลต่อพฤติกรรมลอการิทึม)

การเปลี่ยนแปลงของวงจร

  • วงจรดังที่แสดงด้านบน ยังสามารถนำไปใช้ในทิศทางย้อนกลับ ซึ่งจะย้อนกลับบทบาทของสมการความต้านทานอินพุตคงที่และเอาต์พุตคงที่ตามลำดับ
  • เนื่องจากสเตจไม่ส่งผลต่อการลดทอนของกันและกัน ลำดับของสเตจจึงสามารถเลือกได้ตามอำเภอใจ การจัดลำดับใหม่ดังกล่าวอาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความต้านทานอินพุตของตัวลดทอนความต้านทานเอาต์พุตคงที่และในทางกลับกัน

ความเป็นมา

เครือข่ายแลดเดอร์ R-2R ที่ใช้สำหรับการแปลงดิจิทัลเป็นแอนะล็อกค่อนข้างเก่า คำอธิบายทางประวัติศาสตร์อยู่ในสิทธิบัตร[2] ที่ยื่นในปี 2498

ไม่รู้จักการคูณตัวแปลง DA กับพฤติกรรมลอการิทึมเป็นเวลานานหลังจากนั้น วิธีแรกคือการแมปโค้ดลอการิทึมกับคำโค้ดที่ยาวกว่ามาก ซึ่งสามารถนำไปใช้กับ DA-converter แบบคลาสสิก (เชิงเส้น) R-2R ได้ จำเป็นต้องมีการยืดโค้ดเวิร์ดให้ยาวขึ้นในแนวทางดังกล่าวเพื่อให้ได้ช่วงไดนามิกที่เพียงพอ วิธีการนี้ถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์จาก Analog Devices Inc. [3] ซึ่งได้รับการปกป้องผ่านการยื่นจดสิทธิบัตรปี 1981 [4]

ดูเพิ่มเติม

อ้างอิง

  1. ^ "คูณ DACs, กลุ่มอาคารที่มีความยืดหยุ่น" (PDF) แอนะล็อก ดีไวซ์ อิงค์ 2010 . สืบค้นเมื่อ29 มีนาคม 2555 .
  2. ^ สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 3108266 , Gordon, BM, "Signal Conversion Apparatus" ออกเมื่อ 22 ตุลาคม 2506 
  3. ^ "LOGDAC CMOS ลอการิทึม D / A Converter AD7118" (PDF) Analog Devices อิงค์ที่จัดเก็บจากเดิม(PDF)เมื่อวันที่ 25 สิงหาคม 2015 สืบค้นเมื่อ25 สิงหาคม 2558 .
  4. ^ สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 4521764 , Burton, David P., "Signal-controllable attenuator using a digital-to-analog converter" ออกเมื่อ 4 มิถุนายน พ.ศ. 2528 

ลิงค์ภายนอก