電路功能與優(yōu)勢

圖1所示電路提供精密、16位、±2.5 V低漂移雙極性電壓輸 出，采用+10 V至+15 V單電源供電。 AD5668 8通道denseDAC 的單極性電壓輸出由AD8638 自穩(wěn)零型運算放大器放大并進行電平轉(zhuǎn)換。AD8638的最大漂移貢獻僅為0.06 ppm/°C。外 部基準電壓源REF192確保最大漂移為5 ppm/°C（E級），并為AD8638電平增益和轉(zhuǎn)換電路提供低阻抗偽地電壓。

該電路針對采用單個+12 V供電軌的系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)的一個 問題提供了高效解決方案。合適的印刷電路板（PCB）布局 和接地技術(shù)可確保ADP2300 開關(guān)穩(wěn)壓器不會降低電路的整 體性能。

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圖1. 采用±5V電源的雙極性輸出DAC電路

電路描述

AD5668是一款通過SPI接口控制的16位、8通道、電壓輸出denseDAC。它包含一個片內(nèi)基準電壓源，最大漂移為10ppm/°C。上電時，片內(nèi)基準電壓源關(guān)閉，因而可以用外部基準電壓源。內(nèi)部基準電壓源通過軟件寫入使能。圖1所示的電路中采用了外部REF192，因為需要低輸出阻抗來驅(qū)動AD8638運算放大器的2.5 V偽地基準電壓。

AD5668的輸出電壓在TP1處為0V至2.5V，此信號驅(qū)動AD8638運算放大器的同相輸入端。運算放大器的信號增益為1+R2/R1，因此R1=R2時等于2。通過以2.5V基準電壓 驅(qū)動R1，向運算放大器輸出中注入2.5V的負偏移。因此，TP2的雙極性輸出電壓擺幅為?2.5V至+2.5V。

該電路采用單電源供電，標稱電壓為12V，可在10V至15V之間變動。經(jīng)過調(diào)節(jié)的?5 V供電軌由ADP2300開關(guān)穩(wěn)壓器進行反相buck-boost配置連接而產(chǎn)生。該電路可使用 www.analog.com/ADIsimPower上提供的ADIsimPower 程序來設(shè)計。L1耦合電感用于為采用Zeta配置的電路產(chǎn)生未經(jīng)調(diào)節(jié)的5V電源。該電路能夠針對較小的輸出電流產(chǎn)生高效 率。

圖2和圖3分別顯示了在TP2（雙極性輸出）處測量的積分非線性（INL）和差分非線性（DNL）。

圖2. 雙極性輸出（TP2）的INL性能

圖3. 雙極性輸出（TP2）的DNL性能

圖4和圖5分別顯示了在TP1（單極性DAC輸出）處測量的INL和DNL。

圖4. 單極性DAC輸出（TP1）的INL性能

圖5. 單極性DAC輸出（TP1）的DNL性能

常見變化

AD5628和AD5648分別是AD5668的12位和14位版本。它們都有一個內(nèi)部增益為2的片內(nèi)基準電壓源。AD5628-1/AD5648-1/AD5668-1內(nèi)置一個1.25V、5 ppm/°C基準電壓源，滿量程輸出范圍可達到2.5V；AD5628-2/AD5648-2/AD5668-2和AD5668-3內(nèi)置一個2.5 V、5 ppm/°C基準電壓源，滿量程輸出范圍可達到5V。上電時，片內(nèi)基準電壓源關(guān)閉，因而可以使用外部基準電壓源。內(nèi)部基準電壓源通過軟件寫入使能。上述器件內(nèi)置一個上電復(fù)位電路，確保DAC上電后輸出0 V（AD5628-1/AD5648-1/AD5668-1、AD5628-2/AD5648-2/AD5668-2）或中間電平（AD5668-3）并保持該電平，直到執(zhí)行一次有效的寫操作為止。

AD8639是AD8638的雙通道版本，可根據(jù)需要使用。圖1中的電路使用單個AD8638來最大限度地減小八個通道之間的串擾。

可使用其他2.5V基準電壓源，例如ADR4525，它擁有±0.02%的精度和最大2 ppm/°C的溫度系數(shù)（B級）。

電路評估與測試

設(shè)備要求（可以用同等設(shè)備代替）

需要以下設(shè)備：

系統(tǒng)演示平臺 （EVAL-SDP-CB1Z）

CN-0183 電路評估板（EVAL-CN0183-SDZ）

The CN-0183 評估軟件

Tektronix TDS2024，4通道示波器

HP E3630A 0V至6V/2.55A、± 20 V/0.5 A三路輸出直流電源

PC（Windows 32位或64位）

開始使用

將CN-0183評估軟件光盤放進PC的光盤驅(qū)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(qū)動器，打開Readme文件。按照Readme文件中的說明安裝和使用評估軟件。圖6顯示了評估軟件主窗口。

圖6. 評估軟件主窗口

測試設(shè)置功能框圖

圖7為測試設(shè)置的功能框圖。此設(shè)置允許通過示波器觀察 DAC輸出（TP1）和雙極性輸出（TP2）。

線性度測量要求使用可由PC通過USB端口讀取的精密數(shù)字 電壓表（DVM）。

圖7. 測試設(shè)置功能框圖

設(shè)置

將EVAL-CN0183-SDZ上的120引腳連接器連接到EVALSDP-CB1Z上的CON A或CON B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。將直流輸出電源成功設(shè)置為+5 V、-5 V和+12 V輸出后，關(guān)閉電源。

在斷電情況下，將?5 V電源連接到J5-3上的?5V引腳，將+5V電源連接到J5-1上的AVDD引腳，將GND連接到J5-2和J4-2上的AGND引腳，將+12V電源連接到J4-1上的+12V引腳?；蛘?，將鏈路2和鏈路3放在位置B，以便使用ADP2300為電路提供+5V至?5 V的電壓。注意，這種情況下不需要AVDD和?5V。

接通電源，然后將SDP板附帶的USB電纜連接到PC上的USB端口。接通EVAL-CN0183-SDZ的直流電源之前，請勿將該USB電纜連接到SDP板上的微型USB連接器。

設(shè)置測試設(shè)備后，將示波器探頭連接到TP1和TP2測試點。TP3、TP4和TP5測試點分別連接到基準電壓、經(jīng)過調(diào)節(jié)的+5 V和經(jīng)過調(diào)節(jié)的?5 V。檢查這些測試點電壓是否正確（使用TP6接地）。

利用CD中提供的軟件，用戶能夠通過向DAC中加載一個代碼和選擇基準電壓源來設(shè)置VOUTA值。如果用戶保留默認設(shè)置，將需要提供+5 V和?5 V電壓，不需要+12 V。默認 設(shè)置使用外部REF192基準電壓源，從而提供2.5 V （TP1）的滿量程DAC輸出，雙極性輸出（TP2）中則為?2.5 V至+2.5 V。加載0x0000可將DAC輸出和雙極性輸出分別設(shè)置為0 V和?2.5 V。加載0x8000可將DAC輸出和雙極性輸出分別設(shè)置為1.25 V和0 V。加載0xFFFF可將DAC輸出和雙極性輸出均設(shè)置為2.5V。