一招教你實現(xiàn)通用模擬輸出設計

在這一系列上兩篇帖子中，我談到了3線模擬輸出的演進以及如何保護3線模擬輸出。在這篇帖子中，我們將用一些解決幾個特定應用問題的解決方案來完成3線制模擬輸出的討論。

工業(yè)應用領域的一個不斷增長的趨勢是讓模擬輸出模塊提供單個端子塊上的電壓和電源輸出。這樣做為制造商節(jié)省了昂貴的接頭和電纜連接費用。此外，他還增加了單模擬輸出模塊在幾乎任何需要模擬輸出的應用中的使用靈活性。

上方圖1中的全集成方法使用DAC8760，其中VOUT和IOUT端子被直接互連并連接到輸出端子。

當電壓輸出被啟用而電流輸出被禁用時，IOUT端子進入高阻抗狀態(tài)。由于IOUT引腳處于高阻抗，輸出電流的絕大部分將流入負載，從而使電壓輸出表現(xiàn)為數(shù)據(jù)表中的額定值。

然而，當電流輸出被啟用，而電壓輸出被禁用時，電壓輸出緩沖器 (A3) 暫停工作，而開關S1和S2打開。這使得輸出電流在負載高端上產(chǎn)生的電壓電勢高于VREF之前按照數(shù)據(jù)表中的額定值執(zhí)行。當這一情況發(fā)生時，二極管D1被正向偏置，并且開始導電，減弱負載中的電流，并生成針對電流輸出的額外誤差。

對這一問題的數(shù)字解決方案是將DAC8760電壓輸出設定為“間隔斷電”模式，此模式將關閉S2，并防止D1導電。關閉這個開關會生成針對電流輸出的增益誤差，但是這個增益誤差可使用內(nèi)部校準寄存器消除掉。下方圖表顯示了這個數(shù)字解決方案的已校準和未經(jīng)校準結果。

此數(shù)字解決方案在電流輸出傳遞函數(shù)的絕大部分上消除了引入到電流輸出的誤差，但是這個純數(shù)字校準技術有其局限性，就是會在滿量程時導致端點誤差。

另外一個模擬解決方案是在共用VOUT和IOUT連接與+VSENSE連接之間放置一個單位增益緩沖器。在這個情況下，當負載高端上的電壓達到VREF或者更大時，DI仍將導電，但是緩沖器將拉出這個電流而不是IOUT，從而使得電流輸出達到額定值。電壓輸出將受到緩沖器輸入偏移電壓的輕微影響，但是仍將保持良好性能。與這個模擬方法相關的更多信息，其中也包括測得的性能，請查看TIPD119。

另外一個實現(xiàn)共用電壓和電流輸出的簡單方法是一個使用XTR300和一個DAC的離散方法。在圖3中顯示了這一方法的兩通道示例。根據(jù)數(shù)字輸入重新配置了XTR300內(nèi)部電路的電壓或電流輸出，從而實現(xiàn)共用電壓和電流輸出端子的本地支持。在TIPD155中討論了這個設計的全部細節(jié)。