高精度數模轉換實(shí)現的技巧

測得的失調誤差和增益誤差分別為10 μV和170 μV。±5 LSB的增益誤差和±1 LSB的零碼誤差均在38 μV額定誤差范圍(2.5 V基準電壓、環(huán)境溫度)內。

圖4顯示該電路的0.1 Hz至10 Hz噪聲圖。DAC的輸出VOUT與0.1 Hz至10 Hz帶寬濾波器的輸入端相連，濾波器之后接一個(gè)放大器，其增益為10,000。用一個(gè)示波器捕捉電壓噪聲，觀(guān)察到非常低的峰峰值電壓57 mV(相對于DAC輸出為5.7 μV)。

圖4：0.1 Hz至10 Hz輸出噪聲圖;滿(mǎn)量程碼載入DAC(1/f噪聲 = 57 mV/10,000 = 5.7 μV)

圖5顯示利用頻譜分析儀得到的DAC輸出，掃頻范圍為100 Hz至100 kHz。沒(méi)有觀(guān)察到明顯的交調失真(IMD)項，表明將AD8628等自穩零放大器用作基準電壓緩沖是極佳選擇。

圖5：DAC輸出頻譜密度圖(dB折合到滿(mǎn)量程)

在任何注重精度的電路中，精心考慮電源和電路板上的接地回路布局有助于達成目標。包含該電路的印刷電路板(PCB)應具有單獨的模擬和數字部分。如果該電路所在系統中有其它器件要求AGND至DGND連接，則只能在一個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行連接。該接地點(diǎn)應盡可能靠近AD5542。AD5542的電源應使用10 μF和0.1 μF電容進(jìn)行旁路。這些電容應盡可能靠近該器件，0.1 μF電容最好正對著(zhù)該器件。10 μF電容為鉭珠型電容。0.1 μF電容必須具有低有效串聯(lián)電阻(ESR)和低有效串聯(lián)電感(ESL)，普通陶瓷型電容通常具有這些特性。針對內部邏輯開(kāi)關(guān)引起的瞬態(tài)電流所導致的高頻，該0.1 μF電容可提供低阻抗接地路徑。電源走線(xiàn)應盡可能寬，以提供低阻抗路徑，并減小電源線(xiàn)路上的突波效應。時(shí)鐘和其它快速開(kāi)關(guān)數字信號應通過(guò)數字地屏蔽起來(lái)，使之不受電路板的其它器件影響。

本電路必須構建在具有較大面積接地層的多層電路板上。為實(shí)現最佳性能，必須采用適當的布局、接地和去耦技術(shù)(請參考教程MT-031——“實(shí)現數據轉換器的接地并解開(kāi)AGND和DGND的迷團”，以及 教程MT-101——“去耦技術(shù)”)。

常見(jiàn)變化

AD8538是另一款適合在該電路中緩沖基準電壓的優(yōu)秀自穩零運算放大器，它具有低失調電壓和超低偏置電流特性。2.5 V輸出ADR421可以用ADR423 或 ADR434代替，二者均為低噪聲基準電壓源，與ADR421同屬一個(gè)基準電壓源系列，分別提供3 V和4.096 V輸出。超低噪聲基準電壓源 ADR441 和ADR431也是合適的替代器件，提供2.5 V輸出。請注意，基準輸入電壓的大小受所選運算放大器的軌到軌輸出電壓能力限制。

本電路沒(méi)有使用輸出緩沖，因為根據系統帶寬和應用需要，輸出緩沖性能可以針對速度或直流精度進(jìn)行優(yōu)化。AD5661將是出色的輸出緩沖選擇。這是一款單電源、5 V至16 V放大器，采用ADI公司的DigiTrim?專(zhuān)利技術(shù)實(shí)現低失調電壓，可提供低輸入偏置電流和寬信號帶寬。AD8605 或 AD8655 也是不錯的選擇。

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