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利用数字电位计AD5292构建30V低成本DAC

利用数字电位计AD5292构建30V低成本DAC利用数字电位计AD5292构建30V低成本DAC (CN0111)电路功能与优势图1所示电路采纳digiPOT+系列数字电位计HYPERLINK"://analog/zh/AD5292"AD5292、双通道运算放大器HYPERLINK"://analog/zh/ADA4091-2"ADA4091-2和基准电压源HYPERLINK"://analog/zh/ADR512"ADR512，提供一种低成本、高电压、单极性DAC。该电路提供10位辨论率，输出电压范畴为0V至30V，能够提供最高±20mA的输...

利用数字电位计AD5292构建30V低成本DAC (CN0111)电路功能与优势图1所示电路采纳digiPOT+系列数字电位计HYPERLINK"://analog/zh/AD5292"AD5292、双通道运算放大器HYPERLINK"://analog/zh/ADA4091-2"ADA4091-2和基准电压源HYPERLINK"://analog/zh/ADR512"ADR512，提供一种低成本、高电压、单极性DAC。该电路提供10位辨论率，输出电压范畴为0V至30V，能够提供最高±20mA的输出电流。AD5292能够通过SPI兼容型串行接口编程。利用数字电位计AD5292构建30V低成本DAC (CN0111)图1：单极性DAC配置〔原理示意图，未显示去耦和所有连接〕图1：单极性DAC配置〔原理示意图，未显示去耦和所有连接〕AD5292具有±1%电阻容差，因而能够与外部分压器电阻R3和R4串联，如图2和图5所示，以构建一个在缩小的输出电压范畴内提供10位辨论率的游标DAC；这能够起到提高DAC灵敏度的作用，类似于增加一个与电位计串联的电阻。此外，AD5292内置一个20次可编程储备器，能够在上电时自定义输出电压VOUT。本电路具有高精度、低噪声和低温度系数输出电压等特性，专门适合数字校准应用。电路描述图1所示电路采纳数字电位计AD5292、基准电压源ADR512和运算放大器ADA4091-2，提供一种10位、低成本、高电压DAC。本电路可保证单调性，微分非线性(DNL)为±1LSB，积分非线性典型值为±2LSB。高压稳压器由低压基准电压源和后接的同相放大器组成，该放大器的增益由R1与R2的比值决定。1.200V基准电压源ADR512具有低温度漂移、高精度和超低噪声性能。确保ADR512最小工作电流的最大电阻值由公式1确定。在图1和图2中，RBIAS电阻为12kΩ，可将ADR512的偏置电流设置为2.4mA。利用数字电位计AD5292构建30V低成本DAC (CN0111)图2：通过缩小输出电压范畴并利用游标DAC来提高精度〔原理示意图，未显示去耦和所有连接〕图2：通过缩小输出电压范畴并利用游标DAC来提高精度〔原理示意图，未显示去耦和所有连接〕ADA4091-2是一款运算放大器，具有低失调电压和轨到轨输出。ADR512与ADA4091配合使用，可提供低温度系数和低噪声输出电压。电阻R1和R2用来调整放大器的增益。U1A的输出电压V1决定DAC的最大输出电压(VOUT)范畴。能够用公式2运算电阻值。图1中，所选电阻值可提供23.1的增益和27.72V的V1值。能够用该电压为其它电路供电，最大输出电流为17mA。图3和图4分别显示典型的积分非线性(INL)和微分非线性(DNL)曲线。在图1所示配置中，AD5292采纳比率式工作方式，这意味着总电阻容差的变化可不能阻碍性能。利用数字电位计AD5292构建30V低成本DAC (CN0111)图3：INL与DAC码的关系图3：INL与DAC码的关系利用数字电位计AD5292构建30V低成本DAC (CN0111)图4：DNL与DAC码的关系图4：DNL与DAC码的关系为改善电路精度，能够用两个外部电阻降低AD5292上的基准电压，如图5所示，由此便可在有限的电压范畴内提供全部10位辨论率〔游标DAC〕。数字电位计通常具有±20%的端到端电阻容差误差，由于数字电位计与外部电阻之间存在匹配误差，因此会阻碍电路精度。AD5292那么具有业界领先的±1%电阻容差性能，有助于克服电阻匹配误差问题。利用数字电位计AD5292构建30V低成本DAC (CN0111)图5：通过降低基准电压来构建游标DAC，从而改善INL性能〔原理示意图，未显示去耦和所有连接〕图5：通过降低基准电压来构建游标DAC，从而改善INL性能〔原理示意图，未显示去耦和所有连接〕这种情形下：缩小范畴内的1LSB能够通过下式运算：相关于最高基准电压V1，游标DAC的等效辨论率为：图6显示利用图5的游标DAC电路而获得的INL〔以V1为基准〕曲线。利用数字电位计AD5292构建30V低成本DAC (CN0111)图6：游标DAC的INL〔以V1为基准〕图6：游标DAC的INL〔以V1为基准〕AD5292具有一个20次可编程储备器，能够在上电时将输出电压预设为特定值。为了使本文所讨论的电路达到理想的性能，必须采纳杰出的布局、接地和去耦技术〔请参考HYPERLINK"://analog/MT-031"教程MT-031和HYPERLINK"://analog/MT-101"教程MT-101〕。至少应采纳四层PCB：一层为接地层，一层为电源层，另两层为信号层。参数最小值最大值单位电源电压3033V输出电压030V输出电流-±20mADNL-1+1LSBINL-2+2LSB建立时刻0.22μs 表 1.图1中单极性DAC的典型特性常见变化HYPERLINK"://analog/zh/AD5291"AD5291〔8位、内置20次可编程上电储备器〕和HYPERLINK"://analog/zh/AD5293"AD5293〔10位、无上电储备器〕均为±1%容差数字电位计，同样适合本应用。4.096V低成本基准电压源HYPERLINK"://analog/zh/ADR5044"ADR5044也不失为一种选择。R1/R2比值能够依照不同的基准电压进行适当调整。

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