Il convertitore D/A (DAC)
In generale
Il convertitore D/A trasforma ogni parola digitale ad n bit in un livello di tensione. Di conseguenza il numero di livelli di tensione possibili in uscita dal DAC è 2n, pari al numero di codici esprimibili con parole di n bit.
Il segnale analogico fornito dal convertitore D/A non è dunque continuo nel tempo ma è formato da gradini. Ogni gradino corrisponde al valore di tensione associato alla parola.
Principio della conversione
Ad ogni parola binaria formata da n bit an-1, an-2, an-3, … a1, a0, corrisponde il numero P.
P = an-1 2n-1 + an-2 2n-2 + … + a1 21 + a0 20
Per trasformare questo numero P in una tensione occorre moltiplicarlo per un valore di tensione V. In questo modo alla parola viene associato il livello di tensione Vu = PV.
Vu = VP = V (an-1 2n-1 + an-2 2n-2 + … + a1 21 + a0 20)=
= an-1 V2n-1 + an-2 V2n-2 + ... + a1 V21 + a0 V20=
=V2n (an-1 2-1 + an-2 2-2 + … + a1 21 + a0 2-n)
Il prodotto V2n si definisce tensione di riferimento o tensione di fondo scala e viene indicato con Vr.
Vu = Vr (an-1 2-1 + an-2 2-2 + … + a1 21 + a0 2-n)
La conversione avviene quindi effettuando una combinazione lineare con coefficienti che devono dare ad ogni bit il proprio perso in funzione della sua posizione. Ad esempio per convertitori a 4 bit se a3 è moltiplicato per 16 V allora a2 deve esser moltiplicato per
,
a1 per 
e
infine a0 per 
.
Il coefficiente che moltiplica
il bit più significativo è pari a 
quelli
successivi saranno 
,
poi 
,
,
ecc. L’espressione della Vu evidenzia che il livello di tensione in
uscita dal DAC è proporzionale alla tensione di riferimento Vr ed al
codice binario in ingresso.
La tensione Vr viene anche indicata come la tensione di fondo scala del convertitore. Se si sceglie Vr = 2n ossia V=1 V, il valore della tensione è pari al numero P.
Parametri caratteristici
Þ La risoluzione: essa rappresenta la variazione di tensione dovuta alla variazione di un LSB ed in modo equivalente indica il valore minimo di tensione rappresentabile dal DAC.
La risoluzione si trova espressa anche in bit o in percentuale del valore di fondo scala Vr.
Þ La tensione massima di uscita: VuM: tale valore si ottiene quando tutti i bit sono a 1 e si dimostra che
Notiamo che VuM è minore del valore di fondo scala Vr.
Þ L’errore di linearità: si verifica se ad ogni incremento del segnale digitale non corrisponde lo stesso incremento della tensione.
Þ Transitori spuri (glitches): quando due o più bit devono commutare insieme si possono creare picchi di tensione. Come mostra la figura 1, prima che la Vu si assesti al valore 6 V è presente anche un picco di tensione.
Figura 1
Þ Settling time: è il tempo necessario al DAC per stabilizzarsi al valore finale dell’uscita.