在分布式系統(tǒng)中,，模擬信號(hào)在傳感器或負(fù)載間來回遠(yuǎn)程傳輸,。在這類系統(tǒng)中，信號(hào)要傳輸很長的距離,，噪聲抑制能力成為一個(gè)重要考慮因素,。噪聲會(huì)耦合進(jìn)信號(hào)中，結(jié)果使數(shù)據(jù)遭到破壞,，由此產(chǎn)生不良影響,。系統(tǒng)需要得到適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，了解預(yù)期噪聲的量和性質(zhì)可以明確需要采取的保護(hù)措施,，以取消或者至少減少環(huán)境干擾水平,。

　　噪聲源或干擾源一般有兩種，根據(jù)其耦合進(jìn)主信號(hào)的方式,，分為共模噪聲和差模噪聲兩種,，如圖1所示。

　　圖1.噪聲源

　　二者中危害較小是共模噪聲,，它會(huì)同時(shí)耦合到系統(tǒng)GND信號(hào)和激勵(lì)信號(hào)中,，這主要是由電纜與真實(shí)GND間的偶極天線效應(yīng)造成的。這種情況不會(huì)使信號(hào)減弱,，因?yàn)樵肼曂瑫r(shí)耦合進(jìn)兩個(gè)通道,，而且幅度相似。問題在于,，共模噪聲會(huì)產(chǎn)生信號(hào)失調(diào),，使真實(shí)GND升高，結(jié)果導(dǎo)致兩種不良效應(yīng),。首先,，如果間接折合到真實(shí)GND（比如，通過金屬箱保護(hù)傳感器時(shí)）,，則可能使負(fù)載飽和,。其次，可能產(chǎn)生電弧,，結(jié)果會(huì)損壞傳感器,。在激勵(lì)惠斯登電橋時(shí),，共模噪聲尤其麻煩，因?yàn)檩敵鲂盘?hào)需要由控制器進(jìn)行處理,，通常是用到一個(gè)儀表放大器,，而這種放大器的CMRR有限，結(jié)果可能會(huì)放大噪聲,。

　　使用低通濾波器（如RC濾波器）,，或者使用共模扼流圈來過濾輸入信號(hào)，可以減少共模噪聲,。重要的是,，不對(duì)稱衰減的共模噪聲會(huì)產(chǎn)生差模噪聲。在實(shí)際應(yīng)用中,，不對(duì)稱衰減的一個(gè)例子是低通濾波器,；用一個(gè)電阻和電容實(shí)現(xiàn)截止頻率，但受元件容差影響,，兩條線路中的截止頻率不一樣,。

　　第二種，也是最麻煩的噪聲是差模噪聲,，這種噪聲是在激勵(lì)與系統(tǒng)GND之間耦合的,。該噪聲之所以會(huì)耦合到信號(hào)中，是因?yàn)橄到y(tǒng)GND與充當(dāng)天線的信號(hào)電纜之間存在電流環(huán)路,。在部分應(yīng)用中（如化學(xué)分析）,，出于安全考慮，傳感器有時(shí)置于獨(dú)立于控制器的腔室中,。這種設(shè)置會(huì)導(dǎo)致數(shù)十或數(shù)百米的電流環(huán)路,，結(jié)果，任何磁通量都可能在信號(hào)中導(dǎo)致電流噪聲,，從而使數(shù)據(jù)遭到破壞,。為了減少差模噪聲的影響，建立使用鐵氧體材料來過濾高頻輻射信號(hào),，在控制器與傳感器之間采用星型連接,，同時(shí)還要使用屏蔽電纜,。

　　兩種情況下,，如果該噪聲足夠大，設(shè)備甚至可能會(huì)因?yàn)殡姎膺^應(yīng)力而受損,。當(dāng)負(fù)載為電機(jī)或熒光燈時(shí),，尤其如此，這樣的負(fù)載構(gòu)成一種強(qiáng)大的電磁兼容性/干擾(EMC/EMI)源,；原因有二,，分別為物理電磁元件和所產(chǎn)生信號(hào)的性質(zhì),。一種較好的做法是使用EMC/EMI抑制器，如ESD保護(hù)裝置,，以確保系統(tǒng)能維持一定的穩(wěn)定水平,。

　　在實(shí)現(xiàn)部分前述方法時(shí)，主要后果是與元件相關(guān)的電容,。甚至電纜也會(huì)含有寄生電容,，因此不能忽略。寄生電容與電纜的長度,、類型和類別成比例,，如表1所示。

　　表1.不同電纜類型比較

　　集成式緩沖電壓DAC,，如AD5683R或AD5686R,，可提供高壓擺率、高帶寬,，而且功耗更低,，功耗已成為業(yè)界的一個(gè)主要關(guān)注點(diǎn)，原因多種多樣,，比如電路板溫度的降低,、電路板組件數(shù)量的增加（不增加功率）、功效的提高等,。結(jié)果,，內(nèi)部放大器的阻抗ZO（開環(huán)阻抗）變大（不要與閉環(huán)阻抗ZOUT相混淆），對(duì)最大負(fù)載電容形成限制,。

　　如果與運(yùn)算放大器輸出相連的電容超過最大允許值,，結(jié)果會(huì)影響運(yùn)算放大器的穩(wěn)定性，可能導(dǎo)致放大器振鈴和振蕩,。

　　通過運(yùn)用緩沖電壓DAC,，可用來降低運(yùn)算放大器不穩(wěn)定性的方法有以下幾種：

　　1.RSHUNT法

　　2.外部負(fù)載網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償（緩沖電路）法

　　RSHUNT法需要的外部組件最少，其背后的原理相對(duì)簡(jiǎn)單,；通過在運(yùn)算放大器與負(fù)載之間放置分立式電阻使二者相隔離,。

　　RSHUNT在反饋網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)中增加一個(gè)零，結(jié)果使閉環(huán)在高頻下能保持穩(wěn)定,。選擇的這個(gè)零應(yīng)至少比GBP（增益帶寬積）低一個(gè)十倍頻程,。但這里的問題是，DAC的技術(shù)規(guī)格不包括這個(gè)數(shù)字,，原因是其不相關(guān),，因?yàn)閮?nèi)部運(yùn)算放大器充當(dāng)?shù)氖蔷彌_器。

　　在這種情況下,，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法則,，應(yīng)該選擇一個(gè)盡量小的值,，以減少電阻的影響；其范圍一般在5 Ω至50 Ω之間,。如果使用該方法,，負(fù)載電壓會(huì)下降，因?yàn)檫@種方法在物理上實(shí)現(xiàn)為一個(gè)電阻分壓器,，會(huì)影響其他規(guī)格,，比如，壓擺率降低,，建立時(shí)間延長等,。結(jié)果，DAC在負(fù)載或傳感器端的整體性能會(huì)下降,。

　　通過增加RSHUNT值,，阻尼比(ζ)也會(huì)隨之增加，使其成為一種合適的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法,；但是,，當(dāng)負(fù)載幅度較小且電壓軌較低時(shí)（如惠斯登電橋激勵(lì)），不建議使用這種方法,，因?yàn)榭赡軐?dǎo)致幅度大幅下降,。減小電壓范圍，比如,，使用阻抗為1 kΩ的5 V供電軌,，結(jié)果，降幅為2.5%左右,，如圖2所示,。

　　圖2.RSHUNT法

　　緩沖法（或RC分路法）不會(huì)減小負(fù)載電壓范圍，因而是低電壓應(yīng)用的首選方法,。這種方法背后的原理略有不同,。緩沖網(wǎng)絡(luò)會(huì)減小靠近振蕩頻率的負(fù)載阻抗，使負(fù)載的實(shí)部低于虛部,，結(jié)果改變相位,。

　　正確元件值的選擇方法需要憑經(jīng)驗(yàn)確定，要分析與負(fù)載相連的DAC的瞬態(tài)響應(yīng),。

　　一般地,，計(jì)算的前提是緩沖器GBP低于1 MHz。這種情況下,，設(shè)電纜寄生電容為47 nF,，分布式系統(tǒng)中模擬信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸?shù)脑肼曇种?/p>

　　理想電阻應(yīng)低于1 ?，RSNUBBER值越低,，過沖就越低,；但從實(shí)際應(yīng)用角度來看，我們不妨選擇RSNUBBER = 10 ?,。

　　緩沖器極需要比振蕩頻率高三分之一,，

　　圖3.緩沖法

　　緩沖法和分路法對(duì)于補(bǔ)償或隔離容性負(fù)載十分有用，當(dāng)負(fù)載或傳感器需要遠(yuǎn)程激勵(lì)時(shí),，可使DAC保持穩(wěn)定,。

　　以上示例均基于AD5683R DAC。這款器件采用超小封裝,，整體性能卓越,，并且擁有2 LSB INL @ 16位、35 mA驅(qū)動(dòng)能力,，集成了基準(zhǔn)電壓源,，更有高達(dá)4 kV ESD的魯棒性，眾多優(yōu)點(diǎn)使其成為負(fù)載或板外傳感器激勵(lì)的理想DAC,。