隨著技術的發展，在工業生產過程監控系統中，對測試系統的精度要求越來越高。對于要求具有高精度直流電壓輸出的測試系統，D/A芯片及其外圍電路的選擇值得精心考慮。文中給出了一種基于AD760設計的高精度直流電壓輸出電路，并已成功應用于工控測試系統中。
1 系統設計
圖1所示為設計的高精度直流電壓輸出電路的框圖，它由總線端、數字隔離、D/A轉換、電壓驅動電路組成，D/A采用18位芯片AD760,電壓驅動電路由運放LF411的跟隨電路來實現。
圖1 系統框圖
2 硬件電路設計
2.1 數字隔離
為了防止總線端的數字信號對模擬輸出電壓產生影響，需要將兩邊的數字信號進行隔離，本板采用了ADI公司的ADUM1400和ADUM1201高速磁隔進行隔離。
2.2 D/A轉換
D/A轉換采用ADI公司的AD760芯片，如圖2所示是D/A轉換電路圖。AD760是一款16/18位可選、可進行自校準的DAC,內置片內基準電壓源、雙緩沖鎖存器和輸出放大器。它采用ADI公司BiMOSII工藝制造，可以在同一芯片上實現高精度雙極性線性電路與低功耗CMOS邏輯功能。只需發送脈沖使CAL引腳變為低電平，便會啟動自校準功能。CALOK引腳會顯示何時順利完成校準。校準期間，可以利用輸出多路復用器（MUXOUT）將輸出發送至輸出范圍底部。數據可以采用標準二進制、串行數據或雙8位字節格式載入AD760.在串行模式下，可以使用16位或18位數據；串行模式輸入格式通過引腳選擇，可以是MSB優先或LSB優先。通過具有雙重功能的三個數字輸入引腳（引腳12、13和14）來實現。在字節模式下，用戶同樣可以定義優先加載高字節還是低字節數據。雙緩沖鎖存結構不僅可以消除數據偏斜誤差，還能夠在多DAC系統中同時更新各DAC.當CLR選通時，可以利用異步CLR功能將輸出清零至負滿量程或中量程，具體取決于引腳17的狀態。
圖2 D/A轉換電路
AD760采用28引腳、600 mil cerdip封裝，AQ級的額定溫度范圍為-40~+85℃。
由于AD760芯片內部基準源的溫漂為25ppm/℃，對于溫度變化比較大的系統，此參數對輸出電壓精度影響較大，本板采用外部基準源AD587芯片，其溫漂為5ppm/℃。電路圖如圖3所示。
圖3 D/A外部基準電路
2.2 電壓驅動
AD760的輸出驅動能力只有5mA,帶載能力有限，因此必須加運放跟隨電路減小輸出電阻，如圖4所示。
圖4 電壓驅動電路
3 印制板設計
AD760的電源應使用10μF和0.1μF電容進行旁路。這些電容應盡可能靠近該器件，10μF電容為鉭電解電容，0.1μF電容為陶瓷電容。基準芯片AD587應盡量接近AD760,加粗其輸出與AD760的REF引腳之間的連線，并在此連線上增加旁路電容，以減小AD760的輸出噪聲對D/A輸出精度的影響。
4 測試結果
本電路輸出±10V的雙極性電壓，通過設置固定的5個碼值：3FFFF,2FFFF,1FFFF,0FFFF,0,用Agilent34401高精度6位半萬用表測試，上電后經過8個小時測試，其分辨率能達到17位，精度能達到16.7位。
5 結束語
基于AD760高精度直流電壓輸出電路設計，可提供分辨率為17位、精度為16.7位的高精度電壓，適用于工控系統要求高精度測量的領域。<