工业和信息化部主管 中国电子报社主办
收藏本站投稿

半导体

利用数字电位计AD5292构建30V低成本DAC

电路功能与优势


图1所示电路采用digiPOT+系列数字电位计AD5292、双通道运算放大器ADA4091-2和基准电压源ADR512,提供一种低成本、高电压、单极性DAC。该电路提供10位分辨率,输出电压范围为0 V至30 V,能够提供最高±20 mA的输出电流。AD5292可以通过SPI兼容型串行接口编程。



未标题-1 拷贝.jpg

 


AD5292具有±1%%电阻容差,因而可以与外部分压器电阻R3和R4串联,如图2和图5所示,以构建一个在缩小的输出电压范围内提供10位分辨率的游标DAC;这可以起到提高DAC灵敏度的作用,类似于增加一个与电位计串联的电阻。此外,AD5292内置一个20次可编程存储器,可以在上电时自定义输出电压VOUT。


本电路具有高精度、低噪声和低温度系数输出电压等特性,非常适合数字校准应用。


电路描述


图1所示电路采用数字电位计AD5292、基准电压源ADR512和运算放大器ADA4091-2,提供一种10位、低成本、高电压DAC。本电路可保证单调性,微分非线性(DNL)为±1 LSB,积分非线性典型值为±2 LSB。


高压稳压器由低压基准电压源和后接的同相放大器组成,该放大器的增益由R1 与 R2的比值决定。1.200 V基准电压源ADR512具有低温度漂移、高精度和超低噪声性能。


确保ADR512最小工作电流的最大电阻值由公式1确定。



未标题-2 拷贝.jpg

 


在图1和图2中,RBIAS电阻为12 kΩ,可将ADR512的偏置电流设置为2.4 mA。



未标题-1 拷贝.jpg

 


图2:通过缩小输出电压范围并利用游标DAC来提高精度(原理示意图,未显示去耦和所有连接)


ADA4091-2是一款运算放大器,具有低失调电压和轨到轨输出。ADR512与ADA4091配合使用,可提供低温度系数和低噪声输出电压。


电阻R1 和 R2 用来调整放大器的增益。U1A的输出电压V1 决定DAC的最大输出电压(VOUT)范围。可以用公式2计算电阻值。



未标题-2 拷贝.jpg

 


图1中,所选电阻值可提供23.1的增益和27.72 V的V1 值。可以用该电压为其它电路供电,最大输出电流为17 mA。


图3和图4分别显示典型的积分非线性(INL)和微分非线性(DNL)曲线。在图1所示配置中,AD5292采用比率式工作方式,这意味着总电阻容差的变化不会影响性能。



未标题-1 拷贝.jpg

 


图3:INL与DAC码的关系


为改善电路精度,可以用两个外部电阻降低AD5292上的基准电压,如图5所示,由此便可在有限的电压范围内提供全部10位分辨率(游标DAC)。数字电位计通常具有±20%%的端到端电阻容差误差,由于数字电位计与外部电阻之间存在匹配误差,因此会影响电路精度。AD5292则具有业界领先的±1%%电阻容差性能,有助于克服电阻匹配误差问题。



未标题-1 拷贝.jpg

 


图5:通过降低基准电压来构建游标DAC,从而改善INL性能(原理示意图,未显示去耦和所有连接)


这种情况下:



未标题-1 拷贝.jpg

 



未标题-1 拷贝.jpg

 


缩小范围内的1 LSB可以通过下式计算:



未标题-1 拷贝.jpg

 


相对于最高基准电压V1,游标DAC的等效分辨率为:



未标题-1 拷贝.jpg

 


图6显示利用图5的游标DAC电路而获得的INL(以 V1为基准)曲线。



未标题-1 拷贝.jpg

 


图6:游标DAC的INL(以V1为基准)


AD5292具有一个20次可编程存储器,可以在上电时将输出电压预设为特定值。


为了使本文所讨论的电路达到理想的性能,必须采用出色的布局、接地和去耦技术(请参考教程 MT-031 和教程 MT-101)。至少应采用四层PCB:一层为接地层,一层为电源层,另两层为信号层。


参数最小值最大值单位


电源电压3033V


输出电压030V


输出电流-±20mA


DNL-1+1LSB


INL-2+2LSB


建立时间0.22μs


表1. 图1中单极性DAC的典型特性


常见变化


AD5291 (8位、内置20次可编程上电存储器)和AD5293(10位、无上电存储器)均为±1%%容差数字电位计,同样适合本应用。


4.096 V低成本基准电压源ADR5044也不失为一种选择。R1/R2比值可以根据不同的基准电压进行适当调整。



未标题-1 拷贝.jpg

 


图4:DNL与DAC码的关系



声明

1、本站遵循行业规范,任何转载的稿件都会明确标注作者和来源;2、本站的原创文章,请转载时务必注明文章作者和来源,不尊重原创的行为我们将追究责任;3、作者投稿可能会经我们编辑修改或补充;4、如本站的文章或图片存在版权,请拨打电话010-88558835进行联系,我们将第一时间处理。

相关链接

视频

专题

聚焦2021年全国两会

3月5日,第十三届全国人民代表大会第四次会议在北京人民大会堂开幕。党和国家领导人习近平、李克强、汪洋、王沪宁、赵乐际、韩正、王岐山等出席,栗战书主持大会。初春的北京,处处生机盎然。第十三届全国人民代表大会第四次会议5日上午在人民大会堂开幕。近3000名全国人大代表肩负人民重托出席大会,认真履行宪法和法律赋予的神圣职责。

2021年全国工业和信息化工作会议

12月28-29日,全国工业和信息化工作会议在京召开。会议以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻党的十九大和十九届二中、三中、四中、五中全会精神,认真落实习近平总书记重要指示批示精神和中央经济工作会议部署,总结2020年工业和信息化工作,分析形势,部署2021年重点工作。工业和信息化部党组书记、部长肖亚庆作工作报告。

2020年中国家电市场报告

3月22日,中国电子信息产业发展研究院发布了《2020年中国家电市场报告》(以下简称《报告》)。《报告》显示,2020年,我国家电市场零售额规模达到8333亿元,在疫情冲击之下显示出较强的韧性;电商渠道对家电零售的贡献率首次超过50%,网络零售对家电消费的促进作用进一步提升;高端产品、生活家电大幅增长,有效促进了消费升级和产业转型。

世界超高清视频(4K/8K)产业发展大会

会议

2020世界显示产业大会

11月20日,由工业和信息化部、安徽省人民政府共同主办的2020世界显示产业大会在合肥市举行。在开幕式上,工业和信息化部部长肖亚庆、韩国驻华大使张夏成发表视频致辞。安徽省委副书记、省长李国英,工业和信息化部副部长王志军出席开幕式并致辞。

2020世界超高清视频(4K/8K)产业发展大会

11月2日,由工业和信息化部、国家广播电视总局、中央广播电视总台、广东省人民政府共同主办的2020世界超高清视频(4K/8K)产业发展大会在广州市召开。广东省委书记李希出席开幕式,省长马兴瑞出席并致辞。国家广播电视总局局长聂辰席、工业和信息化部副部长王志军、中央广播电视总台副台长蒋希伟出席开幕式并致辞。

2020世界VR产业大会云峰会

10月19日—20日,由工业和信息化部、江西省人民政府主办的2020世界VR产业大会云峰会在南昌举行。在10月19日的开幕式上,中共中央政治局委员、国务院副总理刘鹤发来书面致辞。江西省委常委、南昌市委书记吴晓军,工业和信息化部副部长王志军,江西省委书记、省人大常委会主任刘奇先后致辞。开幕式由江西省委副书记、省长易炼红主持。

世界显示产业大会

本周排行