CN0024: D/AコンバータAD5546/AD5556を用いた、高精度、バイポーラ出力構成回路

Engineered. Tested. Ready to Integrate.詳細をみる

回路機能とその利点

この回路は、電流出力D/AコンバータAD5546AD5556と、10Vの高精度リファレンスADR01ならびにオペアンプAD8512を用いて、高精度、バイポーラのデータ変換を提供する回路です。この回路は、高精度、低ノイズ、高速の出力電圧能力を備えており、プロセス制御、自動テスト装置やデジタル校正のアプリケーションに非常に適しています。

図1. ±10V出力のバイポーラ、2象限乗算モード回路、VOUT=10V~+VREF(この回路図は一部簡略化されている部分があります)

回路説明

AD5546/AD5556は、16/14ビットの高精度、乗算型、低消費電力、電流出力、パラレル入力のD/Aコンバータです。これらのデバイスは2.7~5.5Vの単電源で動作し、±15Vの乗算用リファレンス電圧を使い、4象限出力を発生します。抵抗値と温度特性が一致している4象限抵抗が内蔵されているため、マルチ象限アプリケーションに必要とされる部品数を最小にすることができます。

この回路では、高精度、高安定な10 V電圧リファレンスであるADR01を使っています。電圧リファレンスの温度係数と長期間でのドリフト特性を重点的に考慮されているため、高精度の変換を必要とするアプリケーションにとっては、この製品は理想的な候補デバイスです。

オペアンプは、この回路ではI/V(電流/電圧)変換として使われています。高精度電流出力のD/Aコンバータとともに使用する場合、オペアンプのバイアス電流とオフセット電圧は、両方とも重要な選択基準となります。したがって、この回路では、超低オフセット(100µV(typ))と低バイアス電流(21pA(typ))を備えたオペアンプAD8512を使っています。C9は補償用コンデンサです。この回路のC9の値は2.2pFで、D/Aコンバータの出力容量を外部から補正して最適化を図っています。

オペアンプの入力オフセット電圧は、回路の可変ゲインによって乗算されます。(コードに依存するD/Aコンバータの出力抵抗によって、オフセット電圧が変化します)。隣接する2つのデジタル値の間でのこのノイズ・ゲインが変化するため、アンプの入力オフセット電圧に起因して出力電圧のステップ変化が発生します。この出力電圧変化は2つのコード間の正常な出力に重畳されるため微分直線性誤差を発生させ、非常に大きい場合には、DACの非単調性の原因になります。一般に、入力オフセット電圧はLSBのごくわずか以下に抑えて、各コード間での単調性を保証する必要があります。ADR01とAD5546を用いた場合の1LSBのサイズは次式のようになります。

AD8512の入力オフセット電圧は100µV(typ)ですので、十分なマージンが確保できます。 また、オペアンプの入力バイアス電流は、帰還抵抗RFBを通して流入するバイアス電流のために電圧出力にオフセットを発生させます。AD8512の場合入力バイアス電流はわずか21pA(typ)で、この電流はRFB抵抗(10kΩ(typ))を流れわずか0.21µVの誤差を引き起こすことになります。

AD5546/AD5556 DACのアーキテクチャでは電流切り替え型R-2Rラダー・デザインを採用しています。この回路では、バイポーラの出力電圧を次の出力電圧に変換するために外付けリファレンス電圧とオペアンプが必要です。AD5546の場合VOUTは次式を使って計算することができます。

ここで、Dは16ビットDACを使っていますので、入力コードに等価な10進値(0~65535)を表します。AD5556の場合VOUTは次式を使って計算することができます。

ここで、Dは14ビットDACを使っていますので、入力コードに等価な10進値(0~16383)を表します。

バリエーション回路

AD8605は、I-V変換回路としての、これ以外の優れたオペアンプ候補です。この製品は、低オフセットと低バイアス電流も兼ね備えています。ADR01と同じリファレンス・ファミリーの低ノイズのリファレンスであるADR02ADR03も使用できます。その他の低ノイズ・リファレンスとして、ADR441ADR445製品も適しています。リファレンス入力電圧のサイズは、選択されたオペアンプのレールtoレール電圧によって制限されます。

これらの回路は、D/AコンバータAD5546/56のR-2R構造の乗算帯域幅内で、可変ゲインの回路としても使うことができます。この構成で、外部の高精度リファレンスを使わずに、DAコンバータのリファレンス入力ピンに乗算される信号を与えることで、可変ゲイン回路ができます。



ご意見、ご提案などございましたら、アナログ・デバイセズ広報・宣伝部にメールにてお知らせください。

この回路に使用されている製品&サンプル:

製品 概要 サンプルが入手可能な製品
AD5556 14ビットDAC、パラレル入力の電流出力、低消費電力、4象限抵抗内蔵 AD5556CRUZ
AD8512 オペアンプ、JFET入力段、デュアル、高精度、低ノイズ、低入力バイアス電流 AD8512ARZ
AD8605 オペアンプ、シングル、高精度、ローノイズ、入 / 出力レールtoレール、CMOS AD8605ACBZ-REEL7 AD8605ARTZ-REEL7
ADR03 2.5V電圧リファレンス、超小型、高精度 ADR03AKSZ-REEL7 ADR03ARZ ADR03AUJZ-REEL7
沪ICP备09046653号
この回路へのコメントを送る X
content here.
content here.

この回路へのコメントを送る

閉じる