CN0073: 利用AD5765 DAC实现高精度、双极性电压输出数模转换

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概览

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优势和特点
  • 16位串行输入双极性输出DAC
  • 保证单调性
  • 积分非线性(INL)性能为±1LSB
  • • 保证单调性
此电路中所用产品
    应用: 
  • 可编程逻辑控制和分布式控制系统
  • 专用电机控制器
  • 伺服和机器人技术

电路功能与优势

本电路采用四通道、16位、串行输入、双极性电压输出DACAD5765,可提供高精度、双极性数据转换。它利用精密基准电压源 ADR420 在整个工作温度范围内实现最佳DAC性能。该16位精密DAC所需的外部器件只有基准电压源、电源引脚和基准输入上的去耦电容以及可选的短路电流设置电阻,因此,这种实施方案可以节省成本和电路板空间。本电路非常适合闭环伺服控制和开环控制应用。

图1:采用精密基准电压源的AD5765 DAC高精度、双极性配置

电路描述

AD5765是一款高性能数模转换器,可保证单调性,积分非线性(INL)误差为±1 LSB(C级器件),噪声低,建立时间为10 μs。在以下电源电压范围内,保证具有额定性能:AVDD电源电压范围为+4.75 V至+5.25 V,AVSS电源电压范围为−4.75 V至−5.25 V。标称满量程输出电压范围为±4.096 V。

为使该DAC在整个工作温度范围内达到最佳性能,必须使用精密基准电压源。AD5765内置基准电压源缓冲器,因而无需外部正负基准电压源及相关的缓冲器,这样便进一步节省了成本和电路板空间。因为基准输入(REFAB、REFCD)上施加的电压用来产生DAC内核所用的内部缓冲正负基准电压,所以外部基准电压的任何误差均会通过该器件的输出反映出来。

针对高精度应用选择基准电压源时,需要考虑四种可能的误差源:初始精度、输出电压的温度系数、长期漂移和输出电压噪声。表1列出了ADI公司的其它2.048V精密基准电压源候选产品及其特性。

在任何注重精度的电路中,精心考虑电源和接地回路布局有助于确保达到额定性能。安装AD5765所用的PCB必须采用模拟与数字部分分离设计,并限制在电路板的一定区域内。如果AD5765所在系统中有多个器件要求AGND至DGND连接,则只能在一个点上进行连接。星形接地点尽可能靠近器件。AD5765必须具有足够大的10 µF电源旁路电容,与每个电源上的0.1 µF电容并联,并且尽可能靠近封装,最好是正对着该器件。10 μF电容为钽珠型电容。0.1 µF电容必须具有低有效串联电阻(ESR)和低有效串联电感(ESL),如高频时提供低阻抗接地路径的普通陶瓷型电容,以便处理内部逻辑开关所引起的瞬态电流。

产品型号 初始精度(最大值,mV) 长期漂移(典型值,ppm) 温度漂移(最大值,ppm/°C) 0.1 Hz至10 Hz 噪声(典型值,μV峰峰值)
ADR430 ±1 40 3 3.5
ADR420 ±1 50 3 1.75
ADR390 ±4 50 9 5

表1:2.048 V精密基准电压源

AD5765的电源走线必须尽可能宽,以提供低阻抗路径,并减小电源线路上的突波效应。时钟等快速开关信号必须利用数字地屏蔽起来,以免向电路板上的其它器件辐射噪声,并且绝不应靠近基准输入。SDIN线路与SCLK线路之间布设接地线路有助于降低二者之间的串扰(多层电路板上不需要,因为它有独立的接地层;不过,接地线路有助于分开不同线路)。基准输入上的噪声必须降至最低,因为这种噪声会被耦合至DAC输出。应避免数字信号与模拟信号交叠。电路板相反两侧上的走线必须彼此垂直,这样有助于减小电路板上的馈通效应。推荐使用微带线技术,但这种技术对于双面电路板未必始终可行。采用这种技术时,电路板的元件侧专用于接地层,信号走线则布设在焊接侧。电路板至少需要4层才能实现最佳布局和性能:一个接地层、一个电源层和两个信号层。

此电路中所用产品:

产品 描述 可提供样片的产品型号
AD5765 完整的四通道、16位、高精度、串行输入、±5 V DAC AD5765CSUZ AD5765BSUZ
ADR420 超精密、低噪声、2.048 V XFET®基准电压源

欲获取样片,请 联系ADI公司

沪ICP备09046653号
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