Dans cette réponse, j'ai lu que les microcontrôleurs ne possèdent généralement pas de CNA, alors qu'ils ont un CAN. Pourquoi donc?
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J'apprécie que l' intégration des résistances comme dans un R-2R DAC est coûteuse en termes de l' immobilier (merci Mike, pour votre réponse), mais je pensais que DACs courant commutées peuvent être très petits , car ils ont seulement besoin d' une poignée de transistors.
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Federico Russo
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Réponses:
Premièrement, certains microcontrôleurs ont des convertisseurs N / A. Celles-ci sont toutefois beaucoup moins courantes que les convertisseurs A / N.
Outre les problèmes techniques, la principale raison est la demande du marché. Penses-y. Quel type d'application nécessiterait un véritable D / A? Il est assez rare de vouloir qu'un micro produise un signal analogique à une vitesse raisonnablement élevée, à moins que le traitement ne soit le traitement du signal. Cependant, le marché principal pour cela est l’audio, et cela nécessite une résolution bien supérieure à celle que vous pouvez créer avec le même processus que celui utilisé pour fabriquer le microcontrôleur numérique. Donc, l’audio utilisera de toute façon les A / D externes et les D / As. Les DSP destinés à de telles applications ont un matériel de communication intégré pour communiquer avec de tels périphériques externes, tels que I2S.
Sinon, pour les applications de contrôle ordinaires, la stratégie consiste à passer au numérique dès le début du processus, puis à conserver les éléments numériques. Cela plaide pour les comptes rendus, mais ceux-ci sont inutiles car vous ne voulez pas revenir à l'analogique.
Les éléments généralement contrôlés par les microcontrôleurs sont contrôlés par PWM (PulseWidth Modulation). Les alimentations à découpage et le son de classe D fonctionnent intrinsèquement sur des impulsions. Le contrôle moteur, le contrôle de solénoïde, etc., sont tous effectués avec des impulsions d'efficacité. Vous voulez que l'élément pass soit complètement ou complètement éteint, car un commutateur idéal ne peut dissiper aucune alimentation. Dans les grands systèmes ou lorsque la puissance d'entrée est rare ou coûteuse (comme le fonctionnement sur batterie), l'efficacité des systèmes de commutation est importante. Dans de nombreux cas moyens, la consommation totale d'énergie utilisée n'est pas le problème, mais il faut éliminer le gaspillage d'énergie sous forme de chaleur. Un circuit de commutation qui dissipe 1 W au lieu de 10 W peut coûter un peu plus cher dans les composants électroniques que le circuit linéaire 10 W, mais il est beaucoup moins cher dans l’ensemble, car vous n’avez pas besoin d’un dissipateur de chaleur avec la taille et le poids associés,
Notez que les sorties PWM, qui sont très courantes dans les microcontrôleurs, peuvent être utilisées pour générer des signaux analogiques dans les cas inhabituels où vous en avez besoin. Le filtrage passe-bas d’une sortie PWM est le moyen le plus simple et le plus agréable de créer un signal analogique à partir d’un micro si vous avez un produit résolution * vitesse suffisant. Les sorties PWM filtrées sont bien monotones et très linéaires, et le compromis résolution / vitesse peut être utile.
Aviez-vous quelque chose de spécifique à l'esprit pour lequel vous souhaiteriez qu'un micro dispose d'un convertisseur N / A? Il est fort probable que ce problème puisse être résolu avec une MLI filtrée passe-bas ou nécessiterait de toute façon un convertisseur N / A externe pour une résolution * supérieure. L'écart entre le PWM filtré et l'externe est assez étroit et le type d'applications nécessitant un tel signal est également étroit.
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Les DAC sont relativement coûteux dans le domaine du silicium. Beaucoup moins d'applications nécessitent une sortie analogique qu'une entrée, et la fonctionnalité DAC nécessaire pour une grande partie des applications peut être réalisée à moindre coût en utilisant la technologie PWM et une petite quantité de filtrage externe.
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Deux autres questions, non encore mentionnées:
Dans de nombreux cas, une pièce devra pouvoir mesurer les tensions sur de nombreuses broches, mais pas simultanément. Pour ce faire, il est possible d’utiliser un seul ADC avec un seul portillon. En revanche, la plupart des parties nécessitant plusieurs sorties du CNA en auraient besoin simultanément.
Les circuits qui interfacent un CAN avec le monde extérieur doivent être capables de ne transférer que suffisamment de courant pour charger ou décharger toute capacité délibérée ou parasite sur les circuits d'entrée du CAN. Non seulement il s’agit d’un courant infime, mais il est essentiellement indépendant de l’application. L'espace supplémentaire nécessaire pour traiter les exigences de gestion du "cas le plus défavorable" serait négligeable par rapport à ce qui serait requis pour quelque chose qui pourrait fonctionner dans des conditions d'application favorables. En revanche, différentes applications DAC auront des exigences différentes en matière d’approvisionnement ou d’absorption, et la quantité de surface de puce requise pour répondre à ces exigences varierait énormément. Il serait judicieux de dépenser 20% de sa surface de puces sur un couple de CNA qui répondent exactement aux besoins d'une application.
Incidemment, une technique que je n'ai pas beaucoup utilisée consiste à combiner un DAC avec un PWM. Lors de l’utilisation d’un CNA R / 2R, il est facile d’ajouter une entrée supplémentaire dont le poids est identique à celui du LSB (ainsi, par exemple, un CNA à 3 + 1 entrées aurait des poids de 1/2, 1/4, 1/8 et 1/8). Prendre un CNA à 8 bits et y ajouter un signal PWM peut donner un résultat de 12 bits avec 1/128 du bruit d'un PWM à 12 bits, mais à un coût inférieur à celui d'un CNA à 12 bits de linéarité comparable.
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Comme l'a dit Olin, certains MCU ont des DAC. Jetez un coup d'œil aux PSoC3 et PSoC5 de Cypress. Ils contiennent jusqu'à deux CAD. Celles-ci peuvent être extrêmement utiles dans les applications de détection analogique qui nécessitent une tension de réglage avant l'amplification.
Par exemple, nous en avons utilisé un pour mesurer les sorties des capteurs de pression. Chaque puce de capteur de pression a un décalage de tension aléatoire. Lors de la réinitialisation de la MCU, la tension DAC est légèrement inférieure à la sortie du capteur. Puis amplifie la différence entre ces tensions.
C'est formidable de pouvoir disposer de la puce ADC, DAC, Opamps et MCU.
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En revenant sur cette idée en 2017, un certain nombre de familles de microcontrôleurs incluent des DAC (en plus des PSOC et PIC de Cypress énumérés ci-dessus):
Recherche sur Digikey Index des produits> Circuits intégrés (CI)> Embarqué - Microcontrôleurs donne une liste, avec l' une des colonnes intitulées « Convertisseurs de données »
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