AN-1496: 采用8-12位DAC AD5426/AD5432/AD5443 实现单极性、精密直流数模转换
电路功能与优势
图1所示电路为一款高性能、单极性、精密直流数模转换(DAC)配置，采用 AD5426/AD5432/AD5443系列精密乘法型数模转换器(DAC)、AD8065低噪声运算放大器（运放）以及ADR01精密基准源。运算放大器在精度或速度层面决定了电路的整体性能；因此，AD8065 这款高精度、低噪声运放，非常适合对性能有高要求的应用场景。该电路还采用高精度、高稳定性、10 V精密基准电压源 ADR01。对于需要高精度的转换应用，基准电压源的温漂和时漂均为主要考虑因素，因此该器件是理想选择。
电路描述
该电路采用AD5426/AD5432/AD5443系列互补金属氧化物半导体(CMOS)电流输出DAC，三者分别支持8位、10位和12位运行。由于AD5426/AD5432/AD5443是一款电流输出DAC，因此需要在DAC的输出端搭配运算放大器，以实现电流电压(I-V)转换。配合精密电流输出DAC使用时，运算放大器的偏置电流和失调电压均为重要的选择标准；因此，此电路采用具有超低失调电压（典型值为0.4 mV）和偏置电流（典型值为2 pA）的AD8065运算放大器。AD8065与AD5426/AD5432/AD5443可以通过配置，提供二象限乘法操作或单极性输出电压摆幅，如图1所示。
当输出放大器以单极性方式连接时，输出电压(VOUT)可通过 以下公式计算：
VOUT = −VREF × (D/2N)其中：
VREF为输入基准电压。
D为载入DAC的数码字。D = 0至255（8位AD5426）；D = 0
至1023（10位AD5432）；D = 0至4095（12位AD5443）。
N为位数。
运算放大器的输入失调电压也会和电路的可变噪声增益（由于DAC的输出电阻与码值相关）相乘。由于放大器的输入失调电压，两个相邻数字码之间的噪声增益变化会使输出电压产生步进变化。此输出电压变化与两个代码间所需的输出变化相叠加，引起微分线性误差；如果该误差足够大，可能会导致DAC非单调。一般而言，为了确保沿各代码步进时保持单调性，输入失调电压应为LSB的一小部分。对于12位AD5443，LSB大小为 10 V/212 = 2.44 mV, 而 AD8065的输入失调电压仅为0.4 mV。
常见变化
OP1177是另一款适合该电流电压转换电路的优秀运算放大器。它同样具有低输入失调电压（典型值为15 μV）和超低输入偏置电流（典型值为0.5 nA）特性。
10.0 V ADR01基准电压源可以用ADR02或ADR03代替，二者均为低噪声基准电压源，与ADR01同属一个基准电压源系列，分别提供5.0 V和2.5 V输出。超低噪声基准电压源ADR445和ADR441也是合适的替代器件，分别提供5.0 V和2.5 V输出。请注意，基准输入电压的大小受所选运算放大器的轨到轨电压限制。
参考文献
教程MT-015， DAC基本架构II：二进制DAC，ADI公司。
教程 MT-031， 实现数据转换器的接地并解开 AGND 和DGND的谜团，ADI公司。
教程MT-033，电压反馈型运算放大器的增益和带宽，ADI公司。
教程MT-035， 运算放大器输入、输出、单电源和轨到轨问题，ADI公司。
教程MT-101，去耦技术，ADI公司。