利用8-12位DAC AD5426/32/43實(shí)現(xiàn)單極性、精密直流轉(zhuǎn)換

本文所述電路為一種高性能、單極性、精密直流DAC配置，采用 AD5426 / AD5432 / AD5443 系列精密乘法DAC、低噪聲運(yùn)算放大器 AD8065 以及精密基準(zhǔn)電壓源 ADR01 。運(yùn)算放大器可決定電路的整體精度或速度性能，因此高精度、低噪聲運(yùn)算放大器AD8065非常適合注重性能的應(yīng)用。該電路還采用高精度、高穩(wěn)定性、10 V精密基準(zhǔn)電壓源ADR01?；鶞?zhǔn)電壓源的溫度系數(shù)和長(zhǎng)期漂移性能均為要求高精度轉(zhuǎn)換應(yīng)用的主要考慮因素，因此也是此類應(yīng)用的理想器件。

圖1：?jiǎn)螛O性精密直流配置

電路描述

該電路采用CMOS、電流輸出DAC AD5426/AD5432/AD5443，可分別提供8位、10位和12位操作。由于這是一款電流輸出DAC，因此需要一個(gè)運(yùn)算放大器在DAC的輸出端進(jìn)行電流電壓(I-V)轉(zhuǎn)換。運(yùn)算放大器的偏置電流和失調(diào)電壓均為選擇精密電流輸出DAC的重要標(biāo)準(zhǔn)，所以該電路采用具有超低失調(diào)電壓和偏置電流的AD8065運(yùn)算放大器。AD8065與AD5426/32/43可以通過(guò)配置，輕松提供二象限乘法操作或單極性輸出電壓擺幅，如圖1所示。

當(dāng)輸出放大器以單極性模式連接時(shí)，輸出電壓可由下式得出：

V_OUT = ?V_REF × (D/2^N)

其中D為載入DAC數(shù)字字的小數(shù)表示，N為位數(shù)；D = 0至255（8位AD5426）；D = 0至1023（10位AD5432）；D= 0至4095（12位AD5443）。

運(yùn)算放大器的輸入失調(diào)電壓要乘以電路的可變?cè)鲆妫ㄓ捎诖嬖贒AC的代碼相關(guān)輸出阻抗）。由于放大器的輸入電壓出現(xiàn)失調(diào)，因而兩個(gè)相鄰數(shù)字小數(shù)之間的噪聲增益變化會(huì)使輸出電壓產(chǎn)生步進(jìn)變化。此輸出電壓變化與兩個(gè)代碼間所需的輸出變化相疊加，引起差分線性誤差；如果該誤差足夠大，可能會(huì)導(dǎo)致DAC非單調(diào)。一般而言，為了確保沿各代碼步進(jìn)時(shí)保持單調(diào)性，輸入失調(diào)電壓應(yīng)為L(zhǎng)SB的一小部分。 對(duì)于12位的AD5433，LSB的大小為 10 V/2¹² = 2.44 mV， 而AD8065的輸入失調(diào)電壓僅為0.4mV。

常見變化

OP1177 是另一款適合該電流電壓轉(zhuǎn)換電路的優(yōu)秀運(yùn)算放大器，它同樣具有低失調(diào)電壓和超低偏置電流特性(0.5nA 典型值)。

10.0V輸出ADR01可以用 ADR02 或 ADR03代替，二者均為低噪聲基準(zhǔn)電壓源，與ADR01同屬一個(gè)基準(zhǔn)電壓源系列，分別提供5.0 V和2.5 V輸出。 ADR445 和 ADR441 超低噪聲基準(zhǔn)電壓源也是合適的替代器件，分別提供5.0 V和2.5 V輸出。請(qǐng)注意，基準(zhǔn)輸入電壓的大小受所選運(yùn)算放大器的軌到軌電壓限制。