電路功能與優勢
本電路采用四通道、16位、串行輸入、雙極性電壓輸出DAC AD5764，可提供高精度、雙極性數據轉換。它利用精密基準電壓源ADR02在整個工作溫度范圍內實現最佳DAC性能。該16位精密DAC所需的外部器件只有基準電壓源、電源引腳和基準輸入上的去耦電容以及可選的短路電流設置電阻，從而可節省成本和電路板空間。本電路非常適合閉環伺服控制和開環控制應用。
電路描述
AD5764是一款高性能數模轉換器，可保證單調性，積分非線性(INL)誤差為±1 LSB（C級器件），噪聲低，建立時間為10 μs。在較寬的工作電壓范圍內，保證具有額定性能。AVDD電源電壓范圍為+11.4 V至+16.5 V，AVSS工作電壓范圍為−11.4 V至−16.5 V，標稱滿量程輸出電壓范圍為±10 V。
為使該DAC在整個工作溫度范圍內達到最佳性能，必須使用精密基準電壓源。AD5764內置基準電壓源緩沖器，因而無需外部正負基準電壓源及相關的緩沖器，這樣便進一步節省了成本和電路板空間。因為基準輸入（REFAB、REFCD）上施加的電壓用來產生DAC內核所用的內部緩沖正負基準電壓，所以外部基準電壓的任何誤差均會通過該器件的輸出反映出來。
針對高精度應用選擇基準電壓源時，需要考慮四種可能的誤差源：初始精度、輸出電壓的溫度系數、長期漂移和輸出電壓噪聲。表1列出了ADI公司的其它5 V精密基準電壓源候選產品及其特性。
圖1.采用精密基準電壓源的AD5764 DAC高精度、雙極性配置
在任何注重精度的電路中，精心考慮電源和接地回路布局有助于確保達到額定性能。安裝AD5764所用的PCB必須采用模擬與數字部分的分離設計，并限制在電路板的一定區域內。如果AD5764所在系統中有多個器件要求AGND至DGND連接，則只能在一個點上進行連接。星形接地點盡可能靠近器件。AD5764的每個電源上必須有足夠大的旁路電容10 µF，與0.1 µF電容并聯，并且盡可能靠近封裝，最好是正對著該串聯電阻(ESR)和低有效串聯電感(ESI)，如高頻時提供低阻抗接地路徑的普通陶瓷型電容，以便處理內部邏輯開關所引起的瞬態電流。
表1：精密基準電壓源特性
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產品型號 |
初始精度 |
長期漂移 |
溫度漂移 |
0.1 Hz至10 Hz 噪聲 |
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±2 |
40 |
3 |
8 |
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±1 |
50 |
3 |
3.4 |
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±3 |
50 |
3 |
10 |
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±5 |
50 |
9 |
8 |
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±2.5 |
15 |
10 |
4 |
AD5764的電源走線必須盡可能寬，以提供低阻抗路徑，并減小電源線路上的突波效應。時鐘等快速開關信號必須利用數字地屏蔽起來，以免向電路板上的其它器件輻射噪聲，并且絕不應靠近基準輸入。SDIN線路與SCLK線路之間布設接地線路有助于降低二者之間的串擾（多層電路板上不需要，因為它有獨立的接地層；不過，接地線路有助于分開不同線路）。基準輸入上的噪聲必須降至最低，因為這種噪聲會被耦合至DAC輸出。應避免數字信號與模擬信號交疊。電路板相反兩側上的走線必須彼此垂直，這樣有助于減小電路板上的饋通效應。推薦使用微帶線技術，但這種技術對于雙面電路板未必始終可行。采用這種技術時，電路板的元件側專用于接地層，信號走線則布設在焊接側。電路板至少需要4層才能實現最佳布局和性能：一個接地層、一個電源層和兩個信號層。
進一步閱讀
Kester, Walt. 2005. The Data Conversion Handbook. Analog Devices. Chapters 3 and 7.
MT-015 Tutorial, Basic DAC Architectures II: Binary DACs. Analog Devices.
MT-031 Tutorial, Grounding Data Converters and Solving the Mystery of AGND and DGND. Analog Devices.
MT-101 Tutorial, Decoupling Techniques. Analog Devices.
Voltage Reference Wizard Design Tool.
數據手冊和評估板
AD5764 Data Sheet.
AD5764 Evaluation Board.
ADR02 Data Sheet.
修訂歷史
5/09—Rev. 0 to Rev. A
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10/08—Revision 0: Initial Version