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问题终结者:乘法数模转换器

实验室资讯网时间:2018-06-21 点击: 百度搜索

【导读】问题: 乘法DAC如何用于DAC以外的其他应用? 答案: 大多数数模转换器(DAC)采用固定的正基准电压工作,输出电压或电流与基准电压和设定的数字码的乘积成比例。而对于所谓的乘法数模转换器(MDAC),情况并非如此,其基准电压可以变化,变化范围通常是10V。因此,通过基准电压和数字码可以影响模拟输出(在这两种情况下都是动态的)。 应用 借助相应的接线,模块可以输出放大、......
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问题:

乘法DAC如何用于DAC以外的其他应用?

问题终结者:乘法数模转换器

答案:

大多数数模转换器(DAC)采用固定的正基准电压工作,输出电压或电流与基准电压和设定的数字码的乘积成比例。而对于所谓的乘法数模转换器(MDAC),情况并非如此,其基准电压可以变化,变化范围通常是±10V。因此,通过基准电压和数字码可以影响模拟输出(在这两种情况下都是动态的)。

应用

借助相应的接线,模块可以输出放大、衰减或反转的信号(相对于基准信号而言)。因此,其应用领域包括波形发生器、可编程滤波器和PGA(可编程增益放大器),以及其他必须调整失调或增益的很多应用。

问题终结者:乘法数模转换器
图1. 具有可变增益的电路(PGA)

图1显示了一个带下游放大器的14位MDAC AD5453 ,放大器可根据DAC的编程数字码放大或削弱信号。

电路计算

该电路的输出电压(VOUT)计算如下:

问题终结者:乘法数模转换器

除了增益和DAC的设定数字码D之外,输出电压还受运算放大器电源电压的影响或限制。在所示情况下, ADA4637-1 放大器的电源电压为±15 V电压,应输出±12V的最大电压,因此其控制范围足够大。增益由电阻R2和R3确定:

问题终结者:乘法数模转换器

所有电阻(R1至R3)应具有相同的电阻温度系数(TCR),但不一定要与DAC内部电阻的TCR相同。电阻R1用于根据R2和R3及以下关系调整DAC内部电阻(RFB):

问题终结者:乘法数模转换器

选择电阻时,必须确保运算放大器在最大输入电压时仍处于工作范围内(DAC可以在VREF下处理±10 V)。还应注意,放大器的输入偏置电流(IBIAS)会被电阻(RFB + R2 || R3)放大,这对失调电压有相当大的影响。选择具有超低输入偏置电流和超低输入失调电压(依据数据手册)的运算放大器ADA4637-1正是基于这个原因。为了防止闭环控制系统不稳定或所谓的响铃振荡,在IOUT和RFB之间插入4.7 pF 电容;特别推荐将这一做法用于快速放大器。

如前所述,放大器的失调电压会被闭环增益放大。当设置增益的外部电阻发生改变,变化值对应于数字步长时,此值会增加到期望值上,产生微分非线性误差。如果它足够大,可能会导致DAC行为非单调。为避免这种效应,有必要选择低失调电压和低输入偏置电流的放大器。

相比其他电路的优势

原则上,如果允许使用外部基准电压源,那么也可以使用标准DAC,不过标准DAC与MDAC之间有一些重大区别。标准DAC的基准输入只能处理幅度有限的单极性电压。除幅度外,基准输入带宽也非常有限。这在数据手册中用乘法带宽值表示。以AD5664 16位DAC为例,该值为340 kHz。乘法DAC的基准输入可以使用双极性电压,其也可以高于电源电压。带宽同样高得多——AD5453的典型带宽为12 MHz。

结语

乘法数模转换器的使用不是那么广泛,但其提供了许多可能性。除了高带宽的自制PGA以外,移动应用也是非常合适的应用,因为其功耗要求低于50 μW。

作者

问题终结者:乘法数模转换器

Thomas Tzscheetzsch

 

Thomas Tzscheetzsch 于2010年加入ADI公司,担任高级现场应用工程师。2010年至2012年,他负责支持德国中部地区的客户群,自2012年以来,他任职于关键客户团队,为关键客户提供支持服务。2017年重组后,他负责中欧国家IHC市场的FAE团队,担任FAE经理。

在职业生涯的最初阶段,他于1992年至1998年在一家机械制造公司任电子工程师,担任部门负责人。在哥廷根应用科学大学完成电气工程学习后,他任职于Max Planck研究院从事太阳能系统研究工作,担任硬件设计工程师。2004年至2010年,他任职于ADI公司产品经销商的现场应用工程师。

(本文来源:Thomas Tzscheetzsch )

(责任编辑:子豪)

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