Widerstandsnetzwerk / Stromquellen-Array

In einem Digital-Analog-Umsetzer (DAC) ist das Widerstandsnetzwerk oder Stromquellen-Array die zentrale analoge Schaltung, die diskrete digitale Codes in ein kontinuierliches analoges Ausgangssignal umwandelt. Es besteht aus einer präzise abgeglichenen Gruppe von Widerständen oder Stromquellen, die jeweils entsprechend der binären Wertigkeit des zugehörigen digitalen Bits (z. B. MSB, LSB) gewichtet sind. Das Netzwerk summiert die Beiträge der aktiven Bits, um die endgültige analoge Spannung oder den Strom zu erzeugen. Dieses Bauteil wird typischerweise auf einem Siliziumsubstrat unter Verwendung von Dünnschicht-Widerstandsmaterialien wie NiCr oder TaN hergestellt, mit Metallverbindungen aus Aluminium oder Kupfer. Zu den wichtigsten Parametern gehören Auflösung (8–16 Bit), integrale Nichtlinearität (±0,5–±2 LSB), differentielle Nichtlinearität (±0,5–±1 LSB), Widerstandstoleranz (±0,01–±1 %), Temperaturkoeffizient des Widerstands (±1–±50 ppm/°C), Betriebstemperaturbereich (-40–85 °C), Versorgungsspannung (2,7–5,5 V), Ausgangsstrombereich (0–20 mA), Einschwingzeit (0,5–10 µs), Gehäusetyp (SOP-8–SOP-16), Grundfläche (30–60 mm²) und Luftfeuchtigkeitsbereich (5–95 % relative Luftfeuchtigkeit, nicht kondensierend, gemäß IEC 60068-2-78). Diese Werte sind typische Referenzbereiche und müssen für das spezifische Modell und die Anwendung bestätigt werden. Das Bauteil wird in verschiedenen DAC-Architekturen verwendet, einschließlich Widerstandsleiter (R-2R) und Stromsteuerungs-Designs. Seine Leistung beeinflusst direkt die Genauigkeit und Linearität des DAC-Ausgangs. Bei der Beschaffung ist es wichtig, die genauen Spezifikationen mit dem Hersteller oder Lieferanten zu bestätigen, da die tatsächlichen Werte abweichen können. Der Verzeichniseintrag dient nur als Referenz und impliziert keine Zertifizierung oder Konformität.

Das Bauteil funktioniert, indem es ein digitales Eingangswort interpretiert. Bei einem Widerstandsleiter-Netzwerk (z. B. R-2R) erzeugen binär gewichtete Widerstände einen Spannungsteiler. Bei einem stromsteuernden DAC wird eine Gruppe abgeglichener Stromquellen durch die digitalen Bits ein- oder ausgeschaltet. Die Ausgänge der aktiven Elemente werden an einem gemeinsamen Knoten summiert, wodurch ein analoger Ausgang proportional zum digitalen Eingangswert entsteht. Die Präzision des Widerstandsabgleichs oder des Stromquellenabgleichs bestimmt die Linearität und Genauigkeit der Umwandlung. Die digitalen Bits steuern Schalter, die die entsprechenden Elemente mit dem Ausgangsknoten verbinden, und der resultierende Strom oder die Spannung ist die analoge Darstellung des digitalen Codes.