8位至12位DAC AD5426/AD5432/AD5443的精密、双极性配置
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2021-01-20
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8位至位至12位位DAC AD5426/AD5432/AD5443的精密、双极性配的精密、双极性配
置置
电路功能与优势 本电路采用精密乘法DAC和低噪声运算放大器，构成双极性、精密直流DAC配置。DAC是
可编程元件，所选的放大器可决定精度或速度性能。对于精密、高精度、低噪声应用，可以用AD8066 等双通道
运算放大器来提供电流电压转换和双极性输出。 图1：双极性精密直流转换（原理示意图） 电路描述
本电路利用一个运放，通过配置即可提供二象限乘法操作。只连接一个运放(A1)时，A1的输出电压可由下式得
出： VOUT (A1) = -VREF(D/2N) 其中D为载入DAC的数字字，N为位数：D = 0至255（8位
AD5426）；D = 0至1023（10位AD
电路功能与优势电路功能与优势
本电路采用精密乘法DAC和低噪声运算放大器，构成双极性、精密直流DAC配置。DAC是可编程元件，所选的放大器可
决定精度或速度性能。对于精密、高精度、低噪声应用，可以用AD8066 等双通道运算放大器来提供电流电压转换和双极性输
出。
图1：双极性精密直流转换（原理示意图）
电路描述电路描述
本电路利用一个运放，通过配置即可提供二象限乘法操作。只连接一个运放(A1)时，A1的输出电压可由下式得出：
VOUT (A1) = -VREF(D/2N)
其中D为载入DAC的数字字，N为位数：D = 0至255（8位AD5426）；D = 0至1023（10位AD5432）；D= 0至4095（12
位AD5443）。
在一些应用中，可能需要实现全四象限乘法操作或双极性输出摆幅，这可以利用另一个外部放大器(A2)和一些外部电阻来
轻松实现，如图1所示。本电路中，第二放大器A2提供两倍增益，利用基准电压提供的偏置电压使外部放大器偏置，便可实现
全四象限乘法操作。根据电路的传递函数，正负输出电压由通过输入数据D产生，D从代码0(VOUT = ? VREF) 递增至中间电
平(VOUT = 0 V) ，和满量程(VOUT = + VREF)。VOUT的计算公式如下：
VOUT = VREF × (D/2N-1) ? VREF
其中D为载入DAC的数字字，N为位数：D = 0至255（8位AD5426）；D = 0至1023（10位AD5432）；D= 0至4095（12
位AD5443）。
本电路采用高精度、高稳定性、10 V精密基准电压源ADR01，它与电路的VREF 输入相连，如图1所示。基准电压源的温
度系数和长期漂移是要求高精度转换应用的主要考虑因素，因此该器件是理想选择。
运算放大器的电源电压会限制DAC可以使用的基准电压。运算放大器的偏置电流和失调电压均为选择精密电流输出DAC
的重要标准，因此该电路采用具有超低失调电压（典型值为0.4 mV）和偏置电流（典型值为2 pA）的AD8066运算放大器。
运算放大器A1的输入失调电压要乘以电路的可变噪声增益（因为存在DAC的代码相关输出阻抗）。由于放大器的输入电
压失调，两个相邻数字码之间的噪声增益变化会使输出电压产生步进变化。此输出电压变化与两个代码间所需的输出变化相叠
加，引起差分线性误差；如果该误差足够大，可能会导致DAC非单调。一般而言，为了确保沿各代码步进时保持单调性，输
入失调电压应为LSB的一小部分。对于12位AD5443，LSB大小为10 V/212 = 2.44 mV，而AD8066的输入失调电压仅为0.4
mV。
为使电路正常工作，必须采用出色的接地、布局和去耦技术。所有电源引脚均应采用低电感、0.1 μF陶瓷电容直接在引脚
上去耦。对地连接应直接与较大面积的接地层相连。在每个电源进入印刷电路板的位置，建议采用1 μF至10 μF电解电容进行
额外去耦。为简明起见，图1未显示这些去耦电容。
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