利用DAC實(shí)現高精度、雙極性電壓輸出數模轉換

電路描述

AD5763是一款高性能數模轉換器，可保證單調性，積分非線(xiàn)性(INL)誤差為±1 LSB(C級器件)，噪聲低，建立時(shí)間為10 μs。在以下電源電壓范圍內，保證具有額定性能：AVDD電源電壓范圍為+4.75 V至+5.25 V，AVSS電源電壓范圍為-4.75 V至-5.25 V?；鶞孰妷狠斎霝?.048 V時(shí)，標稱(chēng)滿(mǎn)量程輸出范圍為±4.096 V。

為使該DAC在整個(gè)工作溫度范圍內達到最佳性能，必須使用精密基準電壓源。AD5763內置基準電壓源緩沖器，因而無(wú)需外部正負基準電壓源及相關(guān)的緩沖器，這樣便進(jìn)一步節省了成本和電路板空間。因為基準輸入(REFA、REFB)上施加的電壓用來(lái)產(chǎn)生DAC內核所用的內部緩沖正負基準電壓，所以外部基準電壓的任何誤差均會(huì )通過(guò)該器件的輸出反映出來(lái)。

針對高精度應用選擇基準電壓源時(shí)，需要考慮四種可能的誤差源：初始精度、輸出電壓的溫度系數、長(cháng)期漂移和輸出電壓噪聲。表1列出了ADI公司的其它2.048 V精密基準電壓源候選產(chǎn)品及其特性。

表1：2.048 V精密基準電壓源

電路功能與優(yōu)勢

本電路采用雙通道、16位、串行輸入、雙極性電壓輸出DACAD5763，可提供高精度、雙極性數據轉換。它利用精密基準電壓源ADR420 在整個(gè)工作溫度范圍內實(shí)現最佳DAC性能。該16位精密DAC所需的外部器件只有基準電壓源、電源引腳和基準輸入上的去耦電容以及可選的短路電流設置電阻，因此，這種實(shí)施方案可以節省成本和電路板空間。本電路非常適合閉環(huán)伺服控制和開(kāi)環(huán)控制應用。

圖1：采用精密基準電壓源的AD5763 DAC高精度、雙極性配置

在任何注重精度的電路中，精心考慮電源和接地回路布局有助于確保達到額定性能。AD5763所用的PCB必須采用模擬與數字部分分離設計，并限制在電路板的一定區域內。如果AD5763所在系統中有多個(gè)器件要求AGND至DGND連接，則只能在一個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行連接。星形接地點(diǎn)盡可能靠近器件。AD5763必須采用足夠大的10 μF電源旁路電容，與每個(gè)電源上的0.1 μF電容并聯(lián)，并且盡可能靠近封裝，最好是正對著(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)，如高頻時(shí)提供低阻抗接地路徑的普通陶瓷型電容，以便處理內部邏輯開(kāi)關(guān)所引起的瞬態(tài)電流。

AD5763的電源走線(xiàn)必須盡可能寬，以提供低阻抗路徑，并減小電源線(xiàn)路上的突波效應。時(shí)鐘等快速開(kāi)關(guān)信號必須利用數字地屏蔽起來(lái)，以免向電路板上的其它器件輻射噪聲，并且絕不應靠近基準輸入。SDIN線(xiàn)路與SCLK線(xiàn)路之間布設接地線(xiàn)路有助于降低二者之間的串擾(多層電路板上不需要，因為它有獨立的接地層;不過(guò)，接地線(xiàn)路有助于分開(kāi)不同線(xiàn)路)?；鶞瘦斎肷系脑肼暠仨毥抵磷畹?，因為這種噪聲會(huì )被耦合至DAC輸出。應避免數字信號與模擬信號交疊。電路板相反兩側上的走線(xiàn)必須彼此垂直，這樣有助于減小電路板上的饋通效應。推薦使用微帶線(xiàn)技術(shù)，但這種技術(shù)對于雙面電路板未必始終可行。采用這種技術(shù)時(shí)，電路板的元件側專(zhuān)用于接地層，信號走線(xiàn)則布設在焊接側。電路板至少需要4層才能實(shí)現最佳布局和性能：一個(gè)接地層、一個(gè)電源層和兩個(gè)信號層。

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