DAC8831在恒電位儀電壓掃描中的應用
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2 DAC8831的軟件編程
用51單片機IO口模擬SPI，用Keil C51編寫的DA轉(zhuǎn)換子程序及注解如下所示：
通過以上轉(zhuǎn)換子程序，再通過編程即可實現(xiàn)恒電位儀掃描初始電壓的設(shè)定及掃描速度的設(shè)定，從而使恒電位儀的電壓掃描實現(xiàn)智能化。
3 實驗數(shù)據(jù)
在進行電壓測試時，為減小輸出誤差，外部運放應選擇低噪聲低溫漂的高精度運放(OPA277等)及高精度低溫漂的基準源(REF5020、REF5 040等)，對外部運放要進行調(diào)零或直接采用斬波穩(wěn)零運放(如LTC1052等)，本文系統(tǒng)使用OPA277和REF5040。通過調(diào)整電壓數(shù)字量來改變模擬輸出電壓值，使用Thurlby 1905a數(shù)字表對系統(tǒng)電壓輸出端進行監(jiān)測，預設(shè)電壓和實測電壓數(shù)據(jù)對比如表2所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/161162.htm
由表2分析可知，系統(tǒng)輸出電壓可實現(xiàn)-4～+4 V連續(xù)變化，且實際誤差小于0．15％，分辨率也達到了0．125 mV，完全滿足恒電位儀中低速掃描對線性度、穩(wěn)定度及分辨率的要求。
4 誤差分析
對誤差的來源作如下分析，在雙極性輸出模式下，輸出電壓V0-BIP計算公式如下：
式(1)中V0-UNI為單極性下的輸出電壓，VOS為外部運放的輸入失調(diào)電壓，RD為圖3中RFB與RINV的匹配誤差，A為放大器的開環(huán)增益。
V0-UNI表達式如下：
式(2)中D為DAC輸入電壓數(shù)字量，VREF為基準源電壓，VGE為電壓增益誤差，VZSE為電壓零刻度誤差，INL為電壓整體非線性失真。
以上兩式中，D是由使用者根據(jù)需要輸入的該項不會帶來誤差，最終誤差主要來自以下兩個方面：1)VZSE、INL、RD是由DAC8831自身參數(shù)決定的，這是固有誤差，由于DAC8831本身性能優(yōu)異，因此該誤差控制的較好；2)VOS、A、VREF、VGE均是由外部運放及基準源性能指標決定的，也就是說外部運放及基準源性能好壞直接影響整體的輸出誤差，這也是影響誤差的主要因素。
不同的運放及基準源性能差異較大，由以上分析可得，要想提高整機性能，必須采用高精度基準源及低放大失真、低輸入偏置電壓、高開環(huán)增益的高性能運放，因此選擇REF5040及OPA277來改善性能，如果能使用比OPA277性能更加優(yōu)越的運放如斬波穩(wěn)零放大器，輸出誤差可進一步減小。
5 結(jié)論
恒電位儀在使用外部掃描信號輸入時可以測量多種電壓變化場合下合金的性能。傳統(tǒng)恒電位儀實現(xiàn)電壓掃描電路復雜、穩(wěn)定性差、體積功耗大，而采用DAC8831芯片及圖3中的輸出模式可以實現(xiàn)雙極性電壓的連續(xù)變化、高線性度和高穩(wěn)定性，且外圍元件少、功耗低、性價比高，并可通過編程實現(xiàn)各種輸出波形。
在實際使用中還需注意，由于DA轉(zhuǎn)換器精度高，容易受外部干擾，所以在布線時必須注意數(shù)字地和模擬地要盡量分開，可采用一點接地，電源端和參考電壓端需加旁路電容。應用DAC8831數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片制作的電壓線性掃描電路已成功應用在恒電位儀中，實現(xiàn)了掃描電壓的智能化設(shè)置。
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