Convertitore digitale-analogico
# Convertitore digitale-analogico

Un convertitore digitale-analogico (abbreviato in DAC, dall'inglese Digital (to) Analog Converter) è un componente elettronico che converte un segnale digitale in un segnale analogico. Un convertitore analogico-digitale (ADC, dall'inglese Analog (to) Digital Converter), è il convertitore che esegue la funzione inversa.

## Caratteristiche e funzionamento

Un DAC è in grado di produrre sul suo terminale di uscita un determinato livello di tensione o di corrente, in funzione di un valore numerico che viene presentato al suo ingresso; ad esempio, ad un valore pari ad 1 corrisponderà una tensione di uscita di 0,1 V; ad un valore di 2 avremo 0,2 V, e così via. La tabella di conversione dal valore digitale a quello analogico prende il nome di LUT (look-up table) e può avere caratteristiche proporzionali (come nel precedente esempio), o può seguire un andamento del tutto arbitrario, a seconda del suo impiego.

Una larga diffusione ad uso domestico dei DAC si ha nei riproduttori digitali di suoni, nel controllo dell'apertura del diaframma nelle macchine fotografiche, nei controlli digitali (volume, luminosità) dei televisori e in tutte quelle situazioni nelle quali un'informazione numerica deve controllare una grandezza di tipo analogico.

Le caratteristiche del DAC hanno più o meno rilevanza a seconda dell'impiego; ad esempio la "risoluzione" è estremamente importante per le misure di precisione e la riproduzione di brani musicali ad alta fedeltà, e la qualità sarà tanto più alta, quanto maggiore sarà la grandezza massima riproducibile sul suo ingresso digitale. Si va dagli 8 bit (256 livelli di tensione) dei DAC più semplici (telecomandi, ecc.), ai 12 bit per i controlli di precisione (strumenti di misura, multimetri, oscilloscopi), ai 16 bit per i riproduttori musicali ad alta fedeltà (16 bit permettono di riprodurre una dinamica di 96 dB), fino ad arrivare al DVD che, con i suoi 24 bit di risoluzione, consente una dinamica teorica di ben 144 dB.

All'aumentare della risoluzione, però, corrisponde un maggior numero di elaborazioni per ottenere la tensione d'uscita; in altre parole, più è elevata la risoluzione del DAC e più la sua elaborazione ne risulterà rallentata. Pertanto, la scelta della risoluzione dovrà obbligatoriamente tenere conto della velocità del dispositivo impiegato, rispetto all'utilizzo al quale è destinato.

## Struttura circuitale

* DAC a resistenze di Emettitore potenza del 2

I convertitori DAC a commutazione di corrente hanno una coppia differenziale per pilotare le linee di uscita (Io e -Io) e ricevono la corrente da commutare dal collettore di un transistor tipicamente bipolare, il cui emettitore ha una singola resistenza verso l'alimentazione negativa. La base di tutti i transistor è pilotata dal servosistema di riferimento; la loro uscita è tipicamente una corrente e, se il riferimento è un segnale esterno, il DAC diventa DAC Moltiplicatore.

* DAC a rete R-2R

La singola resistenza di emettitore dà problemi costruttivi, a causa del grande rapporto tra la resistenza del MSB e quella del LSB. Una tecnica in grado di rendere facile la costruzione di reti con un ottimo comportamento in un'ampia variazione termica è la R-2R, dove i valori della rete sono solo due, e quindi mettendo 2N+1 resistenze nel circuito avremo una rete ad N bit. L'uscita di questo convertitore è quasi sempre una corrente.

* DAC flash

Questo convertitore è un convertitore a resistenza d'emettitore singola o a rete R-2R, il cui dato d'ingresso passa attraverso un flip-flop D, aggiunto per evitare il jitter e migliorare i percorsi dei segnali all'interno del componente.

* DAC CMOS moltiplicante

Se le linee della rete R-2R sono commutate direttamente senza passare attraverso un transistor, ed al nodo principale viene fornito un segnale, questo circuito moltiplica il dato d'ingresso D per la tensione d'ingresso ottenendo $Vu=D/2^{N}$. L'uscita di questo convertitore è una tensione.

* DAC ad 1 bit o convertitore Sigma-Delta

Usando una tecnica di sovracampionamento si può commutare la tensione di pilotaggio di un integratore, la cui uscita sarà filtrata a frequenza molto inferiore. Questo convertitore è a basso costo e rende grandi risoluzioni senza necessità di circuiti precisi, infatti la precisione avviene digitalmente all'interno della logica di pilotaggio, e le sole parti precise saranno la tensione di riferimento e la velocissima frequenza di clock. L'uscita di questo convertitore è una tensione.

* DAC a capacità commutate

Questo convertitore è spesso usato nei microcontrollori, e la sua attività si svolge nello scambio di carica tra un riferimento (destinato a caricare un condensatore MOS) ed un punto di misura. La tensione d'uscita è data dalla posizione dei commutatori CMOS.

