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[導(dǎo)讀]以下內(nèi)容中,小編將對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行著重介紹和闡述,希望本文能幫您增進(jìn)對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換器的了解,和小編一起來(lái)看看吧。

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一、數(shù)模轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成

DAC主要由數(shù)字寄存器、模擬電子開(kāi)關(guān)、位權(quán)網(wǎng)絡(luò)、求和運(yùn)算放大器和基準(zhǔn)電壓源(或恒流源)組成。用存于數(shù)字寄存器的數(shù)字量的各位數(shù)碼,分別控制對(duì)應(yīng)位的模擬電子開(kāi)關(guān),使數(shù)碼為1的位在位權(quán)網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生與其位權(quán)成正比的電流值,再由運(yùn)算放大器對(duì)各電流值求和,并轉(zhuǎn)換成電壓值。

根據(jù)位權(quán)網(wǎng)絡(luò)的不同,可以構(gòu)成不同類型的DAC,如權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC、R–2R倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC和單值電流型網(wǎng)絡(luò)DAC等。權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC的轉(zhuǎn)換精度取決于基準(zhǔn)電壓VREF,以及模擬電子開(kāi)關(guān)、運(yùn)算放大器和各權(quán)電阻值的精度。它的缺點(diǎn)是各權(quán)電阻的阻值都不相同,位數(shù)多時(shí),其阻值相差甚遠(yuǎn),這給保證精度帶來(lái)很大困難,特別是對(duì)于集成電路的制作很不利,因此在集成的DAC中很少單獨(dú)使用該電路。

它由若干個(gè)相同的R、2R網(wǎng)絡(luò)節(jié)組成,每節(jié)對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸入位。節(jié)與節(jié)之間串接成倒T形網(wǎng)絡(luò)。R–2R倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC是工作速度較快、應(yīng)用較多的一種。和權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)比較,由于它只有R、2R兩種阻值,從而克服了權(quán)電阻阻值多,且阻值差別大的缺點(diǎn)。

電流型DAC則是將恒流源切換到電阻網(wǎng)絡(luò)中,恒流源內(nèi)阻極大,相當(dāng)于開(kāi)路,所以連同電子開(kāi)關(guān)在內(nèi),對(duì)它的轉(zhuǎn)換精度影響都比較小,又因電子開(kāi)關(guān)大多采用非飽和型的ECL開(kāi)關(guān)電路,使這種DAC可以實(shí)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換精度較高。

二、乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器應(yīng)用及其計(jì)算

(一)應(yīng)用

通過(guò)相應(yīng)的接線,模塊可以輸出相對(duì)于基準(zhǔn)放大、阻尼或反相的信號(hào)。這產(chǎn)生了波形發(fā)生器、可編程濾波器和PGA(可編程增益放大器)領(lǐng)域的應(yīng)用,以及許多其他必須調(diào)整失調(diào)或增益的應(yīng)用。

數(shù)模轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成了解嗎?乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器計(jì)算示例

圖1.具有可變?cè)鲆?(PGA) 的電路

圖1所示為AD5453 14位MDAC,帶有下游放大器,可根據(jù)DAC的編程代碼放大或減弱信號(hào)。

(二)電路計(jì)算

輸出電壓(V外) 的電路計(jì)算如下:

輸出電壓受運(yùn)算放大器電源電壓的影響或限制,但增益和DAC的設(shè)定代碼D除外。在本例中,ADA4637-1放大器采用±15 V電源供電,最大電壓應(yīng)為±12 V,以使其具有足夠大的控制范圍。增益通過(guò)電阻R確定2和 R3:

所有電阻器 (R1到 R3)應(yīng)具有相同的電阻溫度系數(shù)(TCR),但不必與DAC內(nèi)部電阻的TCR相同。電阻R1用于根據(jù)以下關(guān)系將DAC中的內(nèi)部電阻(RFB)調(diào)整為電阻R2和R3:

選擇電阻時(shí),運(yùn)算放大器在最大輸入電壓下仍處于其工作范圍內(nèi)(DAC在V時(shí)可處理±10 V電壓)裁判).還應(yīng)該注意的是,放大器的輸入偏置電流(I偏見(jiàn)) 乘以電阻 (RFB+ R2 ‖·3),并且這對(duì)失調(diào)電壓有相當(dāng)大的影響。因此,根據(jù)所選數(shù)據(jù)手冊(cè),ADA4637-1運(yùn)算放大器具有非常低的輸入偏置電流和非常低的輸入失調(diào)電壓。為了防止閉環(huán)控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定性或所謂的振鈴,在I之間插入了4.7 pF電容。外和 RFB;這尤其推薦用于快速放大器。

如前所述,放大器的失調(diào)電壓乘以閉環(huán)增益。當(dāng)增益由外部電阻設(shè)置時(shí),變化幅度為與數(shù)字階躍相對(duì)應(yīng)的值,該值與所需值相加,從而產(chǎn)生差分非線性誤差。如果它足夠大,則可能導(dǎo)致DAC的非單調(diào)行為。為了避免這種影響,必須選擇具有低失調(diào)電壓和低輸入偏置電流的放大器。

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