感興趣嗎,?今天就有請(qǐng) ADI 醫(yī)療健康行業(yè)客戶的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師經(jīng)理 Thomas Tzscheetzsch 為您講解“乘法 DAC 如何用于 DAC 以外的應(yīng)用”,。
大多數(shù) DAC 采用固定的正基準(zhǔn)電壓工作,輸出電壓或電流與基準(zhǔn)電壓和設(shè)定的數(shù)字碼的乘積成比例,。而對(duì)于所謂的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器(MDAC),,情況并非如此,其基準(zhǔn)電壓可以變化,,變化范圍通常是±10V,。因此,通過基準(zhǔn)電壓和數(shù)字碼可以影響模擬輸出(在這兩種情況下都是動(dòng)態(tài)的),。
應(yīng)用
借助相應(yīng)的接線,,模塊可以輸出放大、衰減或反轉(zhuǎn)的信號(hào)(相對(duì)于基準(zhǔn)信號(hào)而言),。因此,,其應(yīng)用領(lǐng)域包括波形發(fā)生器、可編程濾波器和 PGA(可編程增益放大器),,以及其他必須調(diào)整失調(diào)或增益的很多應(yīng)用,。
圖 1. 具有可變?cè)鲆娴碾娐?PGA)
圖 1 顯示了一個(gè)帶下游放大器的 14 位 MDAC AD5453 ,放大器可根據(jù) DAC 的編程數(shù)字碼放大或削弱信號(hào),。
電路計(jì)算
該電路的輸出電壓 (VOUT) 計(jì)算如下:
除了增益和 DAC 的設(shè)定數(shù)字碼 D 之外,,輸出電壓還受運(yùn)算放大器電源電壓的影響或限制,。在所示情況下, ADA4637-1 放大器的電源電壓為±15 V 電壓,,應(yīng)輸出 ±12V 的最大電壓,,因此其控制范圍足夠大,。增益由電阻 R2 和 R3 確定:
所有電阻(R1 至 R3)應(yīng)具有相同的電阻溫度系數(shù) (TCR),但不一定要與 DAC 內(nèi)部電阻的 TCR 相同。電阻 R1 用于根據(jù) R 2 和 R3 及以下關(guān)系調(diào)整 DAC 內(nèi)部電阻 (RFB):
選擇電阻時(shí),,必須確保運(yùn)算放大器在最大輸入電壓時(shí)仍處于工作范圍內(nèi)( DAC 可以在 VREF 下處理 ±10 V),。還應(yīng)注意,,放大器的輸入偏置電流 (IBIAS) 會(huì)被電阻( RFB + R2|| R3)放大,,這對(duì)失調(diào)電壓有相當(dāng)大的影響。選擇具有超低輸入偏置電流和超低輸入失調(diào)電壓(依據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè))的運(yùn)算放大器 ADA4637-1 正是基于這個(gè)原因,。為了防止閉環(huán)控制系統(tǒng)不穩(wěn)定或所謂的響鈴振蕩,,在 IOUT 和 RFB 之間插入 4.7 pF 電容;特別推薦將這一做法用于快速放大器,。
如前所述,,放大器的失調(diào)電壓會(huì)被閉環(huán)增益放大。當(dāng)設(shè)置增益的外部電阻發(fā)生改變,,變化值對(duì)應(yīng)于數(shù)字步長時(shí),,此值會(huì)增加到期望值上,產(chǎn)生微分非線性誤差,。如果它足夠大,,可能會(huì)導(dǎo)致 DAC 行為非單調(diào)。為避免這種效應(yīng),,有必要選擇低失調(diào)電壓和低輸入偏置電流的放大器。
相比其他電路的優(yōu)勢(shì)
原則上,,如果允許使用外部基準(zhǔn)電壓源,,那么也可以使用標(biāo)準(zhǔn) DAC,不過標(biāo)準(zhǔn) DAC 與 MDAC 之間有一些重大區(qū)別,。標(biāo)準(zhǔn) DAC 的基準(zhǔn)輸入只能處理幅度有限的單極性電壓,。除幅度外,基準(zhǔn)輸入帶寬也非常有限,。這在數(shù)據(jù)手冊(cè)中用乘法帶寬值表示,。以 AD5664 16 位 DAC 為例,該值為 340 kHz,。乘法 DAC 的基準(zhǔn)輸入可以使用雙極性電壓,,其也可以高于電源電壓。帶寬同樣高得多—— AD5453 的典型帶寬為 12 MHz,。