胡薇 發表於 2018-05-09 17:59:30
您也許知道，某些DAC包含可在輸出端生成基準電壓的R2R網絡。這些電阻都是精密電阻。它們通常用來根據發送到DAC的數字值切換電流，從而在輸出放大器端產生一個電壓。採用乘法DAC時，並未集成輸出放大器。這就有可能實現某些非常規應用，並將R2R網絡用作一個電阻。
感興趣嗎？今天就有請ADI 醫療健康行業客戶的現場應用工程師經理Thomas Tzscheetzsch 為您講解「乘法 DAC 如何用於 DAC 以外的應用」。
大多數 DAC 採用固定的正基準電壓工作，輸出電壓或電流與基準電壓和設定的數字碼的乘積成比例。而對於所謂的乘法數模轉換器（MDAC），情況並非如此，其基準電壓可以變化，變化範圍通常是±10V。因此，通過基準電壓和數字碼可以影響模擬輸出（在這兩種情況下都是動態的）。
應用
藉助相應的接線，模塊可以輸出放大、衰減或反轉的信號（相對於基準信號而言）。因此，其應用領域包括波形發生器、可編程濾波器和 PGA（可編程增益放大器），以及其他必須調整失調或增益的很多應用。
圖1. 具有可變增益的電路(PGA)
圖1顯示了一個帶下遊放大器的 14 位 MDAC AD5453 ，放大器可根據DAC 的編程數字碼放大或削弱信號。
電路計算
該電路的輸出電壓 (VOUT) 計算如下：
除了增益和 DAC 的設定數字碼 D 之外，輸出電壓還受運算放大器電源電壓的影響或限制。在所示情況下， ADA4637-1 放大器的電源電壓為±15 V 電壓，應輸出 ±12V 的最大電壓，因此其控制範圍足夠大。增益由電阻 R2 和 R3 確定：
所有電阻（R1至R3）應具有相同的電阻溫度係數 (TCR)，但不一定要與DAC 內部電阻的 TCR 相同。電阻 R1 用於根據 R 2和 R3 及以下關係調整 DAC 內部電阻 (RFB)：
選擇電阻時，必須確保運算放大器在最大輸入電壓時仍處於工作範圍內（ DAC 可以在 VREF 下處理 ±10 V）。還應注意，放大器的輸入偏置電流 (IBIAS) 會被電阻( RFB + R2|| R3)放大，這對失調電壓有相當大的影響。選擇具有超低輸入偏置電流和超低輸入失調電壓（依據數據手冊）的運算放大器 ADA4637-1 正是基於這個原因。為了防止閉環控制系統不穩定或所謂的響鈴振蕩，在 IOUT 和 RFB 之間插入 4.7 pF 電容；特別推薦將這一做法用於快速放大器。
如前所述，放大器的失調電壓會被閉環增益放大。當設置增益的外部電阻發生改變，變化值對應於數字步長時，此值會增加到期望值上，產生微分非線性誤差。如果它足夠大，可能會導致DAC行為非單調。為避免這種效應，有必要選擇低失調電壓和低輸入偏置電流的放大器。
相比其他電路的優勢
原則上，如果允許使用外部基準電壓源，那麼也可以使用標準 DAC，不過標準 DAC 與 MDAC 之間有一些重大區別。標準 DAC 的基準輸入只能處理幅度有限的單極性電壓。除幅度外，基準輸入帶寬也非常有限。這在數據手冊中用乘法帶寬值表示。以 AD5664 16位 DAC 為例，該值為 340 kHz。乘法 DAC 的基準輸入可以使用雙極性電壓，其也可以高於電源電壓。帶寬同樣高得多—— AD5453 的典型帶寬為 12 MHz。
結語
乘法數模轉換器的使用不是那麼廣泛，但其提供了許多可能性。除了高帶寬的自製 PGA 以外，移動應用也是非常合適的應用，因為其功耗要求低於 50 μW。
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