AN-1498: 采用AD5426/AD5432/AD5443电流输出DAC系列的可编程增益元件
电路功能与优势
本电路采用乘法型数模转换器(DAC)与运算放大器（运放）实现可编程增益功能。最大增益值与温漂(TC)由外部电阻设定，而可编程增益的分辨率则由DAC的分辨率决定。
电路描述
图1所示电路就是推荐用来提高电路增益的方法。电阻R1、 R2和R3必须具有相近的温漂(TC)，但无需与DAC的温漂匹 配。在要求增益大于1的电路中，推荐使用这种方法。
增益可通过以下公式计算：
VOUT = −Gain × VIN × (D/2N)
where:
D 为载入DAC的数码字，而N为位数：D = 0至255（8位
AD5426）；D = 0至1023（10位 AD5432）；D = 0至4095（12
位AD5443）。
VOUT 为输出电压。
VIN为输入电压。
该电路的优势在于能够通过电阻匹配来克服增益温漂(TC)误差。外部电阻的温漂必须相互匹配，但无需与DAC的内部梯形电阻温漂匹配。
电路中需要电阻R1，原因是R1与DAC输入阻抗之和必须等于总反馈电阻，而总反馈电阻等于RFB + R2||R3。由于DAC的输入阻抗为RFB，因此可推导得出：
R1 + RFB = RFB + R2||R3
R1 = R2||R3
选择电阻R1和R2的阻值时，需确保在给定的电源电压下， 电路输出电压不超过运算放大器的输出范围。运算放大器 的偏置电流与总反馈电阻(RFB + R2||R3)相乘，即可得出相 应的失调电压。因此，R1和R2的值不能太大，否则将对总 失调电压产生显著影响。
运算放大器的输入失调电压要乘以电路的可变增益（由于 DAC的输出电阻与代码相关）。由于放大器的输入失调电 压，两个相邻数字码值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码值间所需的输出 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。 AD8065凭借低输入失调电压和低输入偏置电流的特性，能够解决这一问题。
常见变化
OP1177是另一款适用于电流电压(I-V)转换电路的运算放大器。它同样具备低输入失调电压和超低输入偏置电流的特性。在基准电压源选型方面，输入电压会受到两个因素的限制：一是所选运算放大器的轨到轨电压，二是由电阻R2和R3设定的增益。
参考文献
Walt Kester，2005 年，第 3 章和第 7 章， 《数据转换手册》，ADI 公司。
教程MT-015，基本DAC架构II：二进制DAC，ADI公司。 .
MT-031 指南，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。