Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Sinnhaftigkeit von DAC (R2R) 16bit


von FelixS (Gast)


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Hallo,

ich wollte mir so ein DAC zusammenbauen.
Mir stellt sich aber gerade die Frage, ob das überhaupt Sinn macht?
Ich bräuchte da doch alleine schon Widerstände mit einer 0.001%igen 
Toleranz?
Immerhin wäre die Genauigkeit: 5V / 65535 = 0,0762951mV.

Vielleicht könnt ihr mit dazu was näheres sagen.

Lg Felix.

von Sebastian S. (sebion7125)


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R2R wandler werden nich umsonst mit lasern auf die gewünschte präzision 
getrimmt. Mit 16 bit diskretbau sieht es da sehr schlecht aus. wenn du 
wirklich 16 bit brauchst kommste um den kauf eines entsprechenden 
bausteins nicht herum. Es sei denn ne PWM käme in frage.

von Reinhard Kern (Gast)


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FelixS schrieb:
> Ich bräuchte da doch alleine schon Widerstände mit einer 0.001%igen
> Toleranz?

Nicht nur das - der Innenwiderstand der Prozessor-IOs zählt da natürlich 
mit dazu.

Gruss Reinhard

von Storm (Gast)


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...und dann solltest du dir mal spasseshalber die Toleranzen über 
Temperatur anschauen :-)

von Falk B. (falk)


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Bob Pease hat angeblich mal einen handkalibierten 16 Bit DAC (oder waR's 
ein ADC?) in den 70er Jahren gebaut, alles mit feinstsäuberlich 
selektierten Bauteilen. Lohnt sich heute nicht mehr wirklich. Ein 16 Bit 
DAC ist für einen guten Preis kaufbar. Und wenn es nicht schnell sein 
soll, kann man den per PWM fast selber bauen.

von Tobias I. (tobiasi)


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Hmm...
Also PWM wäre schon zu langsam.
Wie sähe das ganze aus, wenn ich nur 12 Ausgänge benutzen würde?
Ich denke, die OpAmps haben sowieso nochmal eine Toleranz, wodurch 16bit 
vielleicht eh sinnlos sind.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Vergiss die R2R Sache, wenn du linear und bezahlbar über 7 Bit 
rauskommen willst. Nicht mal fertige Netzwerke helfen dir da weiter, 
weil ja noch der Rdson des Pintreibers mit reinspielt..
Kauf dir doch einfach einen SPI Wandler und fertig.

von Georg G. (df2au)


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Die Frage ist, brauchst du wirklich die absolute Genauigkeit? Oder geht 
es mehr um Monotonie?

Danach frag dich, wie es mit der Genauigkeit der Referenzspannung 
aussieht, mit Rauschen und Brummen darauf. Der nachgeschaltete OpAmp hat 
auch keine unendliche Gleichtaktunterdrückung.

Jenseits von 12 Bit beginnt die höhere Mückenf...kerei. Da überlegt man 
dann schon heftigst das Leiterplatten Layout und die Schirmung.

von Falk B. (falk)


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@  Tobias I. (tobiasi)

>Also PWM wäre schon zu langsam.

Was für eine Aussage . . .

Was soll es denn überhautp werden? Wozu meinst du, einen 16 Bit DAC zu 
brauchen? Siehe Netiquette.

>Wie sähe das ganze aus, wenn ich nur 12 Ausgänge benutzen würde?
>Ich denke, die OpAmps haben sowieso nochmal eine Toleranz, wodurch 16bit
>vielleicht eh sinnlos sind.

Falsche Frage. Siehe oben.

von Martin (Gast)


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Jetzt stellt sich die Frage, brauchst du 16 Bit Genauigkeit oder 16 
Bit Auflösung... Letzteres bekommst du mit einem R2R und gut 
sortierten Widerständen einigermaßen hin.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Es ist absurd, 16 Bit Auflösung mit nur 10 Bit Monotonie zu haben. Das 
wäre "sich selber was in die Tasche lügen."

von Andreas D. (rackandboneman)


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Wenn da nicht die Temperatur- und Drifteffekte wären liesse sich die 
Monotonieanforderung ggf durch eine Abgleichtabelle in Software lösen :) 
Natürlich braucht man dann zur Abgleichzeit einen sehr viel besseren 
Wandler, und ganz auf 16 Bit wird es auch nicht hinauslaufen (ggf gut 
genug für Audio/Video ;)

von amateur (Gast)


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Vielleicht könnte Felix sein Vorhaben ein wenig besser erklären.
Braucht er 16-Bit Auflösung, 16-Bit Genauigkeit hat er Zeit oder
soll's ein flotter Heinrich werden. Bei solch einer Genauigkeit
spielen auch thermische Einflüsse eine Rolle.
Ich finde die Info: "16 Bit" ein bisschen dünn.

von Georg W. (gaestle)


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Du brauchst vor allem Widerstände, die sich über Temperatur und bei der 
Alterung genau gleich driften.
Von Maxim gibt es sehr präzise integrierte Spannungsteiler mit einer 
Genauigkeit von 0,04%. Das wäre noch eine Möglichkeit. Auf 16 Bit 
Genauigkeit wirst du aber nie kommen. Mit käuflichen DAC, sorgfältig 
abgestimmtem Drumherum( Spannungsversorgung, Referenz, Abschirmung) und 
einem sehr guten Layout habe ich schon ca. 14 Bit Genauigkeit erreicht. 
Der DAC alleine lag aber schon bei 20 EUR. Damit ist dann ein Punkt 
erreicht wo die weiteren Verbesserungen im Rauschen untergehen.

Mehr als 10 Bit Genauigkeit wirst du aber mit deiner Lösung nicht 
erreichen.

von Wilhelm F. (Gast)


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FelixS schrieb:

> Hallo,
>
> ich wollte mir so ein DAC zusammenbauen.
> Mir stellt sich aber gerade die Frage, ob das überhaupt Sinn macht?
> Ich bräuchte da doch alleine schon Widerstände mit einer 0.001%igen
> Toleranz?
> Immerhin wäre die Genauigkeit: 5V / 65535 = 0,0762951mV.
>
> Vielleicht könnt ihr mit dazu was näheres sagen.
>
> Lg Felix.

Bei höherer Auflösung bekommst du Probleme mit den 
Widerstandstoleranzen, wie oben schon von anderen Forenusern angemerkt.

Aber es muß nicht immer tragisch enden:

Eines meiner ersten 8051-Boards, Nachbau einer Elektor-Schaltung aus 
Buchvorschlag, hat so ein diskretes R2R-Netzwerk mit 8 bit an Bord. Es 
reicht tatsächlich für sehr viele nicht allzu hoch gestochene 
Bastelzwecke. Da der 8051 keinen ADC hat, wurde darüber ein einfacher 
ADC verwirklicht.

Die Widerstandstoleranzen gegeneinander halten sich in Grenzen, wenn man 
einen Hunderterpack Widerstände kauft, und diese aus einer 
Produktionsserie stammen. Notfalls kann man sie noch ausmessen.

Ich verwendete einfache bedrahtete 1%-Metallfilm-Widerstände.


Edit:

Für hohe Genauigkeit bei ADC verwendet man auch keine SAR-Register mit 
R2R-Netzwerken, die sind eher Mittelklasse. Besser sind da 
Dual-Slope-Verfahren, oder Sigma-Delta-Verfahren.

Ebenso wie bei ADC gibt es auch bei DAC verschiedene Verfahren.

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