CN0348 ADA4505系列是微功耗、零交越失真、低輸入偏置電流放大器。如要求功耗更低的解決方案(速度較低)，請使用 ADA4505-1/ADA4505-2/ADA4505-4 為輸出緩沖器。 ADR425, ADR435 和ADR445 是提供5 V基準電壓的合適器件。它們具有高精度和低噪聲特性，支持最高18 V的輸入電壓 如需雙極性輸出擺幅，請使用AD5512A/AD5542A。它們是單通道、12/16位、無緩沖電壓輸出數模轉換器(DAC)，支持雙極性工作模式。 避免交越失真的另一種解決方案是使用較低的基準電壓，例如2.5 V ADR4525，電源電壓仍為5 V，不過輸出范圍會縮小。這樣可確保典型軌到軌輸入放大器(采用雙差分對拓撲)的交越點不在輸入數字碼范圍內。 電路筆記 CN-0181 和CN-0169 也說明了采用 AD5541A的其它數模轉換方案。 本電路使用 EVAL-CN0348-SDPZ 評估板和 EVAL-SDP-CB1Z 系統演示平臺(SDP)評估板。這兩片板具有120引腳的對接連接器，可以快速完成設置并評估電路性能。EVA L-CN0348-SDPZ板包含要評估的電路，如本筆記所述。SDP評估板與CN-0348評估軟件一起使用，可從EVAL-CN0348-SDPZ電路板獲取數據。 設備要求 帶USB端口和Windows XP、Windows Vista(32位)或Windows7(32位)的PC EVAL-CN0348-SDPZ 電路評估板 EVAL-SDP-CB1Z SDP評估板 CN-0348 評估軟件 電源：6V至18V，或6V壁式電源適配器 Agilent 3458A 萬用表(或等效設備) GPIB轉USB電纜(僅在捕捉DAC模擬數據并將其傳送到PC時才需要) 開始使用 將CN0348評估軟件光盤放進PC的光盤驅動器，加載評估軟件。打開我的電腦，找到包含評估軟件光盤的驅動器。 功能框圖 圖5所示為測試設置的功能框圖。 ? 圖5. 測試設置功能框圖? 設置 EVAL-CN0348-SDPZ電路板上的120引腳連接器連接到EVAL-SDP-CB1Z (SDP)評估板上標有CON A的連接器。使用尼龍五金配件，通過120引腳連接器兩端的孔牢牢固定這兩片板。 在斷電情況下，將一個+6 V(最高+18 V)電源連接到板上標有V+和AGND的引腳(J1)。SDP板附帶的USB電纜連接到PC上的USB端口。此時請勿將該USB電纜連接到SDP板上的微型USB連接器。 測試 為連接到EVAL-CN0348-SDPZ電路板的V+電源通電。通過USB電纜將PC連接到SDP板上的微型USB連接器，并啟動評估軟件。如果“Device Manager(設備管理器)”中出現“AnalogDevices System Development Platform(ADI系統開發平臺)”驅動程序，軟件便能與SDP板通信。 USB通信建立后，就可以使用SDP板來發送、接收、捕捉來自EVAL-CN0348-SDPZ板的串行數據。 圖6為EVAL-CN0348-SDPZ評估板的照片。 有關測試設置以及如何使用評估軟件來捕捉數據的詳細信息，請參閱 CN-0348 軟件用戶指南。 有關SDP板的信息，請參閱 SDP 用戶指南。 ? 圖6. EVAL-CN0348-SDPZ評估板? 圖1顯示該單電源信號鏈由基準電壓源、數模轉換器(DAC)和DAC緩沖器組成。DAC的基準電壓等于電源電壓VDD, 以便最大程度地提高動態輸出范圍和信噪比。這種配置需要一個軌到軌輸入和輸出緩沖放大器。 DAC為 AD5541A ，它是一款16位、串行輸入、電壓輸出、分段式R/2R CMOS DAC。DAC的輸出電壓與基準電壓相關，如下式所示： 這樣，在中間電平時VOUT 為2.5 V，在滿量程時VOUT 為5 V LSB大小為5 V/65,536 = 76.3 μV。 16位時，1 LSB也相當于滿量程的0.0015%，或者15 ppm FS。 ADR4550 使用創新的內核拓撲結構來實現高精度，同時提供業界領先的溫度穩定性和噪聲性能。基準電壓源ADR4550為DAC提供高精度、低噪聲(2.8 μV p-p，0.1 Hz至10 Hz)且穩定的基準電壓。低輸出電壓溫度系數(最大值2 ppm/°C)和低長期輸出電壓漂移也提高了系統在壽命和溫度范圍內的精度。 ADR4550B 室溫初始精度為±0.02%(最大值)，相當于16位時的約14 LSB。此初始誤差可以通過系統校準消除。基準電壓源驅動DAC的REF引腳，并且為DAC和輸出緩沖器供電。因此，它必須提供最高3.9 mA的負載電流。ADR4550 能以25 ppm/mA負載電流調整率驅動最高10 mA電流。 基準電壓源 ADR4550 盡可能靠近DAC的REF引腳，使輸出走線的長度最短，從而使壓降所致誤差最小。流經PCB走線的電流會產生IR壓降，走線較長時，這種壓降可能達到數毫伏或更大，引起相當大的誤差。室溫下，1英寸長、0.005英寸寬的1盎司銅走線的電阻約為100 m?。當負載電流為10 mA時，該走線可能引起1 mV的誤差。 輸出緩沖器選用 ADA4500-2 。該器件是一款高精度放大器，最大失調電壓為120 V，失調漂移小于5.5 V/°C，0.1 Hz至10 Hz噪聲為2 V p-p，最大輸入偏置電流為2 pA。其重要特性是軌到軌輸入和輸出擺幅以及零交越失真，因此適合用作DAC緩沖器。 ADA4500-2的詳細工作原理請參見ADA4500-2數據手冊。典型的軌到軌輸入放大器采用兩個差分對來實現軌到軌輸入擺幅(參見MT-035指南)。一個差分對在輸入共模電壓范圍的上部活躍，另一個差分對在該范圍的下部活躍。這種經典雙差分對拓撲結構在一個差分對與另一個差分對交接時會產生交越失真。將該放大器用作DAC緩沖器時，失調電壓的變化會引起非線性誤差。ADA4500-2利用其輸入結構中的集成電荷泵來實現軌到軌輸入擺幅，無需第二差分對。因此，它不存在交越失真。在這種單電源系統中使用零交越失真放大器，不僅可在輸入共模/輸入數字碼范圍內保持高線性度，而且可提供寬動態輸出范圍。 DAC的輸出阻抗是恒定的(典型值6.25 k?)，與輸出碼無關。但是，輸出緩沖器應具有高輸入阻抗(低輸入偏置電流)以使誤差最小。ADA4500-2是一款合適的器件，具有高輸入阻抗，室溫下的輸入偏置電流最大值為2 pA，全溫度范圍內的輸入偏置電流最大值為190 pA。最差情況下，輸入偏置電流引起的誤差為1.2 V，遠小于1 LSB。 AD5541A采用10引腳MSOP或10引腳LFCSP封裝。ADR4550采用8引腳SOIC封裝，ADA4500-2采用8引腳MSOP或8引腳LFCSP封裝。 測量結果表明，AD5541A、ADR4550和ADA4500-2的組合是高精度、低噪聲應用的出色解決方案。ADA4500-2無交越失真，可維持DAC的線性度。 積分非線性(INL)和微分非線性(DNL)測量 積分非線性(INL)誤差指實際DAC傳遞函數與理想傳遞函數的偏差，用LSB表示。差分非線性(DNL)誤差指實際步進大小與1 LSB的理想值之間的差異。該系統解決方案提供16位分辨率，DNL和INL均為±1 LSB。圖2和圖3顯示了該電路的DNL和INL性能。 圖2. 微分非線性(DNL)? 圖3. 積分非線性(INL)? 注意，DNL和INL測量排除了從范圍任一端開始的200個代碼(約15 mV)。這是因為，軌到軌輸出級在該區間內會變為非線性，如指南MT-035所述。 圖4. 采用具有傳統軌到軌輸入級的運算放大器緩沖器時的DAC非線性誤差? 圖4顯示了采用具有傳統軌到軌輸入級的運算放大器所引起的非線性誤差。注意，當共模電壓與+5 V電源軌相差大約1.7 V時，出現大約4 LSB的峰值誤差。 電路板布局考量 應當精心考慮電路板上的電源和接地回路布局。印刷電路板應將模擬部分與數字部分分離。如果該電路所在系統有多個器件要求模擬地至數字地連接，則只能在一個點上進行連接。所有器件的電源都應通過至少0.1uF的電容旁路。這些旁路電容應盡可能靠近器件，電容最好正對著器件。所選0.1 ?F電容應當具有低有效串聯電阻(ESR)和低有效串聯電感(ESL)，例如陶瓷型電容。0.1?F電容為瞬變電流提供低阻抗接地路徑。電源走線應盡可能寬，以提供低阻抗供電路徑。為實現最佳性能，必須采用適當的布局、接地和去耦技術(請參考 指南MT-031，——“實現數據轉換器的接地并解開AGND和DGND的謎團”以及 指南MT-101——“去耦技術”) CN0348 16位、單電源、緩沖電壓輸出模數轉換器，具有低于±1 LSB的積分非線性和差分非線性 CN0348 | circuit note and reference circuit info 16位、單電源、緩沖電壓輸出模數轉換器，具有低于±1 LSB的積分非線性和差分非線性 | Analog Devices 圖1所示電路是一款完整的單電源16位緩沖電壓輸出DAC，它利用一個CMOS DAC和一個無交越失真的創新放大器將積分和微分非線性誤差保持在±1 LSB。 大多數軌到軌運算放大器都有交越非線性誤差，其在16位系統中可能高達4到5個LSB，而本電路消除了這一誤差。 這款業界領先的解決方案非常適合需要緊湊型、單電源、低成本、高線性度16位緩沖電壓源的工業過程控制和儀器儀表應用。 采用6 V單電源供電時，三個有源器件的總功耗典型值小于25 mW。 圖1. ±1 LSB線性16位緩沖電壓輸出DAC(原理示意圖，未顯示去耦和所有連接) ? CN0348 The circuit in Figure 1 is a complete single-supply,16-bit buffered voltage output DAC that maintains ±1 LSB integral and differential nonlineari

• 16位精密DAC
• 低功耗：<25mW
• 單電源
• INL和DNL：低于+/-1LSB

(analog)