高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的技巧

測(cè)得的失調(diào)誤差和增益誤差分別為10 μV和170 μV。±5 LSB的增益誤差和±1 LSB的零碼誤差均在38 μV額定誤差范圍(2.5 V基準(zhǔn)電壓、環(huán)境溫度)內(nèi)。

圖4顯示該電路的0.1 Hz至10 Hz噪聲圖。DAC的輸出VOUT與0.1 Hz至10 Hz帶寬濾波器的輸入端相連，濾波器之后接一個(gè)放大器，其增益為10,000。用一個(gè)示波器捕捉電壓噪聲，觀察到非常低的峰峰值電壓57 mV(相對(duì)于DAC輸出為5.7 μV)。

圖4：0.1 Hz至10 Hz輸出噪聲圖;滿量程碼載入DAC(1/f噪聲 = 57 mV/10,000 = 5.7 μV)

圖5顯示利用頻譜分析儀得到的DAC輸出，掃頻范圍為100 Hz至100 kHz。沒有觀察到明顯的交調(diào)失真(IMD)項(xiàng)，表明將AD8628等自穩(wěn)零放大器用作基準(zhǔn)電壓緩沖是極佳選擇。

圖5：DAC輸出頻譜密度圖(dB折合到滿量程)

在任何注重精度的電路中，精心考慮電源和電路板上的接地回路布局有助于達(dá)成目標(biāo)。包含該電路的印刷電路板(PCB)應(yīng)具有單獨(dú)的模擬和數(shù)字部分。如果該電路所在系統(tǒng)中有其它器件要求AGND至DGND連接，則只能在一個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行連接。該接地點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近AD5542。AD5542的電源應(yīng)使用10 μF和0.1 μF電容進(jìn)行旁路。這些電容應(yīng)盡可能靠近該器件，0.1 μF電容最好正對(duì)著該器件。10 μF電容為鉭珠型電容。0.1 μF電容必須具有低有效串聯(lián)電阻(ESR)和低有效串聯(lián)電感(ESL)，普通陶瓷型電容通常具有這些特性。針對(duì)內(nèi)部邏輯開關(guān)引起的瞬態(tài)電流所導(dǎo)致的高頻，該0.1 μF電容可提供低阻抗接地路徑。電源走線應(yīng)盡可能寬，以提供低阻抗路徑，并減小電源線路上的突波效應(yīng)。時(shí)鐘和其它快速開關(guān)數(shù)字信號(hào)應(yīng)通過數(shù)字地屏蔽起來(lái)，使之不受電路板的其它器件影響。

本電路必須構(gòu)建在具有較大面積接地層的多層電路板上。為實(shí)現(xiàn)最佳性能，必須采用適當(dāng)?shù)牟季?、接地和去耦技術(shù)(請(qǐng)參考教程MT-031——“實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的接地并解開AGND和DGND的迷團(tuán)”，以及 教程MT-101——“去耦技術(shù)”)。

常見變化

AD8538是另一款適合在該電路中緩沖基準(zhǔn)電壓的優(yōu)秀自穩(wěn)零運(yùn)算放大器，它具有低失調(diào)電壓和超低偏置電流特性。2.5 V輸出ADR421可以用ADR423 或 ADR434代替，二者均為低噪聲基準(zhǔn)電壓源，與ADR421同屬一個(gè)基準(zhǔn)電壓源系列，分別提供3 V和4.096 V輸出。超低噪聲基準(zhǔn)電壓源 ADR441 和ADR431也是合適的替代器件，提供2.5 V輸出。請(qǐng)注意，基準(zhǔn)輸入電壓的大小受所選運(yùn)算放大器的軌到軌輸出電壓能力限制。

本電路沒有使用輸出緩沖，因?yàn)楦鶕?jù)系統(tǒng)帶寬和應(yīng)用需要，輸出緩沖性能可以針對(duì)速度或直流精度進(jìn)行優(yōu)化。AD5661將是出色的輸出緩沖選擇。這是一款單電源、5 V至16 V放大器，采用ADI公司的DigiTrim?專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)低失調(diào)電壓，可提供低輸入偏置電流和寬信號(hào)帶寬。AD8605 或 AD8655 也是不錯(cuò)的選擇。

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