隨著技術(shù)的發(fā)展,，在工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)中,，對(duì)測試系統(tǒng)的精度要求越來越高。對(duì)于要求具有高精度直流電壓輸出的測試系統(tǒng),，D/A芯片及其外圍電路的選擇值得精心考慮,。文中給出了一種基于AD760設(shè)計(jì)的高精度直流電壓輸出電路，并已成功應(yīng)用于工控測試系統(tǒng)中,。

    1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    圖1所示為設(shè)計(jì)的高精度直流電壓輸出電路的框圖,，它由總線端、數(shù)字隔離,、D/A轉(zhuǎn)換,、電壓驅(qū)動(dòng)電路組成,，D/A采用18位芯片AD760,電壓驅(qū)動(dòng)電路由運(yùn)放LF411的跟隨電路來實(shí)現(xiàn)。

圖1 系統(tǒng)框圖

    2 硬件電路設(shè)計(jì)

    2.1 數(shù)字隔離

    為了防止總線端的數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬輸出電壓產(chǎn)生影響,，需要將兩邊的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行隔離,，本板采用了ADI公司的ADUM1400和ADUM1201高速磁隔進(jìn)行隔離。

    2.2 D/A轉(zhuǎn)換

    D/A轉(zhuǎn)換采用ADI公司的AD760芯片,，如圖2所示是D/A轉(zhuǎn)換電路圖,。AD760是一款16/18位可選、可進(jìn)行自校準(zhǔn)的DAC,內(nèi)置片內(nèi)基準(zhǔn)電壓源,、雙緩沖鎖存器和輸出放大器,。它采用ADI公司BiMOSII工藝制造，可以在同一芯片上實(shí)現(xiàn)高精度雙極性線性電路與低功耗CMOS邏輯功能,。只需發(fā)送脈沖使CAL引腳變?yōu)榈碗娖?，便?huì)啟動(dòng)自校準(zhǔn)功能。CALOK引腳會(huì)顯示何時(shí)順利完成校準(zhǔn),。校準(zhǔn)期間,，可以利用輸出多路復(fù)用器（MUXOUT）將輸出發(fā)送至輸出范圍底部。數(shù)據(jù)可以采用標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制,、串行數(shù)據(jù)或雙8位字節(jié)格式載入AD760.在串行模式下,，可以使用16位或18位數(shù)據(jù)；串行模式輸入格式通過引腳選擇,，可以是MSB優(yōu)先或LSB優(yōu)先,。通過具有雙重功能的三個(gè)數(shù)字輸入引腳（引腳12、13和14）來實(shí)現(xiàn),。在字節(jié)模式下,，用戶同樣可以定義優(yōu)先加載高字節(jié)還是低字節(jié)數(shù)據(jù)。雙緩沖鎖存結(jié)構(gòu)不僅可以消除數(shù)據(jù)偏斜誤差,，還能夠在多DAC系統(tǒng)中同時(shí)更新各DAC.當(dāng)CLR選通時(shí),，可以利用異步CLR功能將輸出清零至負(fù)滿量程或中量程,，具體取決于引腳17的狀態(tài),。

圖2 D/A轉(zhuǎn)換電路

    AD760采用28引腳、600 mil cerdip封裝,，AQ級(jí)的額定溫度范圍為-40~+85℃,。

    由于AD760芯片內(nèi)部基準(zhǔn)源的溫漂為25ppm/℃，對(duì)于溫度變化比較大的系統(tǒng),，此參數(shù)對(duì)輸出電壓精度影響較大,，本板采用外部基準(zhǔn)源AD587芯片，其溫漂為5ppm/℃,。電路圖如圖3所示,。

圖3 D/A外部基準(zhǔn)電路

    2.2 電壓驅(qū)動(dòng)

    AD760的輸出驅(qū)動(dòng)能力只有5mA,帶載能力有限,，因此必須加運(yùn)放跟隨電路減小輸出電阻，如圖4所示,。

圖4 電壓驅(qū)動(dòng)電路

    3 印制板設(shè)計(jì)

    AD760的電源應(yīng)使用10μF和0.1μF電容進(jìn)行旁路,。這些電容應(yīng)盡可能靠近該器件，10μF電容為鉭電解電容,，0.1μF電容為陶瓷電容,。基準(zhǔn)芯片AD587應(yīng)盡量接近AD760,加粗其輸出與AD760的REF引腳之間的連線,，并在此連線上增加旁路電容,，以減小AD760的輸出噪聲對(duì)D/A輸出精度的影響。

    4 測試結(jié)果

    本電路輸出±10V的雙極性電壓,，通過設(shè)置固定的5個(gè)碼值：3FFFF,2FFFF,1FFFF,0FFFF,0,用Agilent34401高精度6位半萬用表測試,，上電后經(jīng)過8個(gè)小時(shí)測試，其分辨率能達(dá)到17位,，精度能達(dá)到16.7位,。

    5 結(jié)束語

    基于AD760高精度直流電壓輸出電路設(shè)計(jì)，可提供分辨率為17位,、精度為16.7位的高精度電壓,，適用于工控系統(tǒng)要求高精度測量的領(lǐng)域。<