16位双极性dac实现精密10v输出解决方案（16位双极性dac实现精密10v输出解决方案是什么）

许多现代工业和仪器仪表系统可以使用多种不同的电源，最常见的是用于模拟电路的15 V 电源和用于数字逻辑的3 V 或5 V 电源。大多数这些应用需要输出以10 V 摆幅驱动大型外部负载。

问题是，在为上述应用选择数模转换器(DAC) 时，需要权衡多种因素。当面对多种解决方案时，哪一种是最好的？那么继续往下看吧，我们还有详细的电路原理图哦~

工业应用中的模拟输出系统（例如可编程逻辑控制器(PLC)、过程控制或电机控制）需要0 V 至10 V 或以上的单极或双极电压摆幅。一种可能的解决方案是选择能够直接产生所需输出电压的双极性输出DAC；另一种是使用低压单电源(LVSS)DAC，将其输出电压放大至所需输出电平。为了选择最适合应用的方法，你必须了解输出要求，并且知道每种方案的优势或不足。

双极性DAC

主要优势——

简单。电路板的设计得以简化，因为所需的0 V至10 V或10 V以上输出电平可直接通过硬件或软件配置获得。此外，其通常会集成故障保护模式，因而可简化系统设计。

可制造性和可靠性得到提高，因为不需要放大器、开关和电阻等分立式器件。有时也会集成基准电压源。

系统误差和总非调整误差(TUE)的测量。保证线性度、噪声、失调和漂移特性；对DAC内的各种误差源求和，很容易计算总系统误差或TUE。TUE有时在数据手册中有规定。

端点误差。某些情况下，双极性DAC包括校准特性，能够随时调整系统失调和增益误差。

主要缺点——

灵活性有限。集成高压放大器对应用而言可能不是最佳的。输出放大器通常针对特定负载和噪声要求进行优化。虽然数据手册给出的范围可能与系统中的实际负载匹配，但其他参数(如建立时间或功耗等)可能无法满足系统要求。

成本和电路板面积。双极性DAC通常是在较大的几何工艺上设计，导致芯片和封装尺寸较大且成本较高。使用带外部信号调理的低压DAC是另一种产生工业应用所需高压输出摆幅和范围的方法。同样，它也有值得考虑的重要权衡因素。

分立式解决方案

主要优势——

LVSS DAC具有较高的逻辑集成度和高速逻辑接口，使得微控制器有时间来处理更多任务。

输出可能必须提供大电流或驱动双极性DAC片内放大器无法处理的大容性负载。分立式解决方案允许选择最佳独立放大器来满足应用需要。

很容易实现超量程特性(10 V标称范围提供10.8 V输出)，为最终用户提供更大的应用灵活性，例如在需要打开或关闭磨损阀门的应用中。

成本。LVSS DAC通常比双极性DAC便宜，从而使总体物料成本更低。

减少电路板面积。LVSS DAC采用低压亚微米或深微米工艺设计，可提供小尺寸封装。

主要缺点——

需要花费更多的时间来优化电路板和设计端点调整电路。

总误差或TUE的计算变得更困难，因为必须考虑更多误差源。

分立式器件数量的增加导致可制造性和可靠性降低。

申请必须有低压电源(5 V或3 V)可用。

综上所述，精密10V工业应用的设计需要考虑很多因素。显然，你必须清楚地了解输出负载要求和系统可以接受的总误差。此外，电路板面积和成本是选择最佳解决方案的重要考虑因素。对于必须驱动大电容负载(1 F) 同时要求低噪声和快速稳定（20 V 范围内小于10 秒）的应用，分立式解决方案几乎总是胜出；尽管双极DAC 不那么灵活。垂直解决方案，但简单的设计和轻松的TUE 计算使其对广泛的工业和仪器仪表应用具有吸引力。

下面讨论如何利用双电源双极性输出DAC和带外部信号调理的低压单电源DAC实现精密10 V输出。

电路概述：双电源双极输出DAC 双极输出DAC 的主要组件如上面的功能框图所示（图1）。它由精密DAC、电压基准、基准缓冲器、偏移和增益调整以及输出放大器组成。

图1. AD5764 双极DAC 的功能框图。

为16 位应用集成精密电压基准非常困难，但最近的工艺进步和设计技术允许设计和集成具有出色片上漂移和热特性的基准。热关断和短路保护等故障保护模式以及加电/关断期间的输出控制是双极性DAC 通常集成的重要功能，以简化系统设计。 DAC 提供数字代码来转换相对于参考电压的输出电压。调整模块提供偏移和调整DAC 传输函数的功能。

*AD5764 是一款四通道、16 位串行输入、电压输出DAC，工作电压范围为12 V 至15 V。标称满量程输出范围为10 V，包括输出放大器、基准缓冲器、精密基准源，以及专有的电源开/关控制电路。 AD5764 采用Analog Devices 的工业CMOS (iCMOS) 制造工艺技术设计，结合了高压互补双极晶体管和亚微米CMOS。它还具有一个模拟温度传感器，每个通道都有相应的数字偏移和增益调整寄存器。

电路概览：低压单电源DAC和外部信号调理图2显示如何利用LVSS DAC产生工业应用所需的10 V输出范围。它由5个不同的模块组成：LVSS DAC、基准电压源、失调调整、基准电压缓冲器和输出放大器。