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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik R2R Operationsverstärker


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Autor: DA (Gast)
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Hallo, Warum verwendet man einen Operationsverstärker bei einem R2R 
DA-Wandler?

: Verschoben durch Moderator
Autor: Ozvald K (Gast)
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Impedanzwandler

Autor: Wolfgang (Gast)
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DA schrieb:
> Hallo, Warum verwendet man einen Operationsverstärker bei einem R2R
> DA-Wandler?

Das kommt auf die Schaltung an. Oft nutzt man einen OP, um eine 
vernünftig nutzbare Ausgangsimpedanz zu erreichen.

Autor: Axel S. (a-za-z0-9)
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DA schrieb:
> Hallo, Warum verwendet man einen Operationsverstärker bei einem R2R
> DA-Wandler?

Die Frage ergibt keinen Sinn. Man kann das tun (und hat dann einen 
spezifischen Grund). Aber man muß es nicht tun.

Autor: Sebastian S. (amateur)
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Das sind im Grunde genommen zwei Sachen, die nichts miteinander zu tun 
haben.

Ein R2R-Op wird immer dann eingesetzt, wenn die R2R-Spannung möglichst 
weitgehend ausgenutzt werden soll/muss.

Der Verstärker hinter einem D/A-Wandler soll die üblicherweise relativ 
hohe Ausgangsimpedanz reduzieren oder am Pegel rumfummeln. Natürlich 
kann das ein R2R-Op sein, muss aber nicht, wenn andere Spannungen 
vorhanden sind.

Autor: Yalu X. (yalu) (Moderator)
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@Sebastian:

Mit R2R ist hier nicht Rail-to-Rail, sondern ein R2R-Netzwerk gemeint:

  https://de.wikipedia.org/wiki/R2R-Netzwerk

Der Thread-Titel ist diesbezüglich etwas missverrständlich.

Autor: M. K. (sylaina)
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Yalu X. schrieb:
> @Sebastian:
>
> Mit R2R ist hier nicht Rail-to-Rail, sondern ein R2R-Netzwerk gemeint:
>
>   https://de.wikipedia.org/wiki/R2R-Netzwerk
>
> Der Thread-Titel ist diesbezüglich etwas missverrständlich.

Richtig, und da ist auch gleich die Frage beantwortet warum man einen 
OPV da mit verwendet:

>das höchste Bit muss (wenn =1) einen hohen Anteil der Ausgangslast treiben;
>daher wird oft zwischen jedem Eingangsbit und den zugehörigen Widerständen
>ein Operationsverstärker geschaltet

Autor: +-*/ (Gast)
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>>das höchste Bit muss (wenn =1) einen hohen Anteil der Ausgangslast treiben;
>>daher wird oft zwischen jedem Eingangsbit und den zugehörigen Widerständen
>>ein Operationsverstärker geschaltet

Steht das da so?
Das ist ja schlichtweg Unfug.
Eher braucht es ordentliche Schalter.
Also schnell und niedrige Ausgangsimpedanz gegen GND und die 
Referenzspannung.

Autor: Axel S. (a-za-z0-9)
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+-*/ schrieb:
>>> das höchste Bit muss (wenn =1) einen hohen Anteil der Ausgangslast
>>> treiben; daher wird oft zwischen jedem Eingangsbit und den
>>> zugehörigen Widerständen ein Operationsverstärker geschaltet
>
> Steht das da so?

Das steht da wirklich. Wikipedia wird auch immer schlimmer.

> Das ist ja schlichtweg Unfug.

Jep.

> Eher braucht es ordentliche Schalter.

Sofern es überhaupt Schalter sein müssen. In der vermutlich häufigsten 
Anwendung als DA-Wandler mit Spannungsausgang und fester 
Referenzspannung nimmt man da einfach einen CMOS-Buffer, der niederohmig 
wahlweise GND oder Vcc (= Vref) an die Widerstandskette legt. Optional 
auch gleich ein Latch oder Schieberegister, um die Ansteuerung zu 
vereinfachen.

Ob man am Ausgang der Kette dann noch einen OPV braucht, hängt von der 
Anwendung ab. Oft braucht man den auch nicht.

: Bearbeitet durch User
Autor: GEKU (Gast)
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DA schrieb:
> Warum verwendet man einen Operationsverstärker bei einem R2R DA-Wandler?

Um einen Offset und eine genaue Spannung einstellen zu können und eine 
definierte Ausgangsimpedanz zu erreichen.

Die Widerstände der Schalter sollten gegenüber der R2R Beschaltung zu 
vernächlässigen sein.

Autor: +-*/ (Gast)
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> einfach einen CMOS-Buffer

Das sind ordentliche Schalter. Solange es nicht gerade die
ungepufferte A-Serie ist.
Mit handverlesenen Widerstaenden mindestens fuer 8 Bit brauchbar.
Und die 2R baut man natuerlich aus 2 x R...

Autor: Harald W. (wilhelms)
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+-*/ schrieb:

> Mit handverlesenen Widerstaenden mindestens fuer 8 Bit brauchbar.
> Und die 2R baut man natuerlich aus 2 x R...

Ich würde eher sagen höchstens 8Bit. Und auch dann werden die
Präzisionswiderstände teurer als ein fertiger DA-Wandler sein.

Autor: +-*/ (Gast)
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> Ich würde eher sagen höchstens 8Bit. Und auch dann werden die
> Präzisionswiderstände teurer als ein fertiger DA-Wandler sein.

Ich hatte mal von einer Rolle 4.7 k 5 % ca. 200 Stueck in
'Bins' sortiert: 4.70 k, 4.71 k, ... 4.79 k. Genauer war mein
Multimeter damals nicht. Mit einem HC595 erreichte der
DA-Wandler jedenfalls sicher die 8 Bit Genauigkeit.
Kein Wunder: Die Widerstaende hatten ja <0.2 % Toleranz.
Die Rolle hat ein Euro gekostet, der HC595 einige Cent.

Serientauglich ist das aber sicher nicht :-).

Autor: Buhmuckl (Gast)
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Axel S. schrieb:

> Das steht da wirklich. Wikipedia wird auch immer schlimmer.

Sowie dieses Forum! Das ist halt der Preis den die Internet-Community 
zahlen muss, weil es jedem Idioten eine Platform bietet.

Autor: Axel S. (a-za-z0-9)
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Harald W. schrieb:
> +-*/ schrieb:
>
>> Mit handverlesenen Widerstaenden mindestens fuer 8 Bit brauchbar.
>> Und die 2R baut man natuerlich aus 2 x R...
>
> Ich würde eher sagen höchstens 8Bit. Und auch dann werden die
> Präzisionswiderstände teurer als ein fertiger DA-Wandler sein.

So schlimm ist das nicht. Widerstände mit 0.5% oder besser kriegt man 
günstig im Hunderterpack. Notfalls auch bei einer Resterampe a'la 
Pollin. Der genaue Wert ist ja egal, darf also auch ein krummer Wert wie 
13.74kΩ sein. Und dann setzt man sich mal eine Stunde mit dem Multimeter 
hin und sortiert die Widerstände, damit man sie passend kombinieren 
kann.

Damit kommt man locker auf besser 0.1% Genauigkeit. Und wenn das ein 
Gurt war (alles eine Charge) und nachher bei gleicher Temperatur 
betrieben wird, ist der TK auch fast egal.

Ein Kumpel und ich haben Anfang der 90er aus 74HC574 und solchen R2R 
Netzwerken Audio-DAC für den Centronics-Port gebaut, damit die Sounds 
aus dem Modplayer gut klingen. War weit billiger und klang vor allem 
besser als die Mainstream-Soundkarten dieser Zeit.

Autor: +-*/ (Gast)
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> Audio-DAC für den Centronics-Port gebaut

So einen Centronics-Spezialstecker hab ich auch :-).
Hing an einem IBM PS/2 in Ermangelung anderer Hardware.

Autor: GEKU (Gast)
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Harald W. schrieb:
> Und auch dann werden die
> Präzisionswiderstände teurer als ein fertiger DA-Wandler sein.

Wenn es darum geht möglichst gleiche Widerstandswerte zu verwenden, dann 
kann man z.B. 1000 SMD Widerstände mit 5% um 3€ kaufen und mit einer 
Brückenschaltung aussuchen. Für 8 Bit benötigt man 25 Widerstände und 
die sind nach dieser Methode rasch gefunden.

Autor: +-*/ (Gast)
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> und mit einer Brückenschaltung aussuchen

Das will ich mal sehen. Ich behaupte mal, mit dem Sortieren
in Quantile ist man schneller und ergiebiger bedient.
Zumal fuer die 2 R auch Exemplate aus U-1 und U+1 verwendet
werden koennen..

Autor: Harald W. (wilhelms)
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+-*/ schrieb:

> Serientauglich ist das aber sicher nicht :-).

...und wie hat sich Dein DA-Wandler nach Erwärmung und nach
einem halben Jahr Alterung verhalten?

Autor: Mark S. (voltwide)
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Harald W. schrieb:
> +-*/ schrieb:
>
>> Serientauglich ist das aber sicher nicht :-).
>
> ...und wie hat sich Dein DA-Wandler nach Erwärmung und nach
> einem halben Jahr Alterung verhalten?
In jenen Tagen habe ich 8bit R2R 10kOhm-Widerstandsarrays von Rohm 
gekauft. Gespeist von einem octal HC-Bustreiber wurde bei 1kHz Sinus ein 
Klirrfaktor von 0,07% gemessen. Davon habe ich noch einiges hier, wer 
also Interesse hat möge mir ne PM schicken.

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Mark S. schrieb:

> In jenen Tagen habe ich 8bit R2R 10kOhm-Widerstandsarrays von Rohm
> gekauft. Gespeist von einem octal HC-Bustreiber wurde bei 1kHz Sinus ein
> Klirrfaktor von 0,07% gemessen. Davon habe ich noch einiges hier, wer
> also Interesse hat möge mir ne PM schicken.

Solche Arrays haben sicherlich deutlich bessere Daten,
wie "zusammengebastelte" Arrays. Typisch wurden die
lasergetrimmt.

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