利用8-12位DAC AD5426/32/43实现单极性、精密直流转换

     本文所述电路为一种高性能、单极性、精密直流DAC配置，采用 AD5426 / AD5432 / AD5443 系列精密乘法DAC、低噪声运算放大器 AD8065 以及精密基准电压源 ADR01 。运算放大器可决定电路的整体或速度性能，因此高、低噪声运算放大器AD8065非常适合注重性能的应用。该电路还采用高、高稳定性、10 V精密基准电压源ADR01。基准电压源的温度系数和长期漂移性能均为要求高转换应用的主要考虑因素，因此也是此类应用的理想器件。

图1：单极性精密直流配置

　　电路描述

　　该电路采用CMOS、电流输出DAC AD5426/AD5432/AD5443，可分别提供8位、10位和12位操作。由于这是一款电流输出DAC，因此需要一个运算放大器在DAC的输出端进行电流电压(I-V)转换。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，所以该电路采用具有超低失调电压和偏置电流的AD8065运算放大器。AD8065与AD5426/32/43可以通过配置，轻松提供二象限乘法操作或单极性输出电压摆幅，如图1所示。

　　当输出放大器以单极性模式连接时，输出电压可由下式得出：

　　V_OUT = −V_REF × (D/2^N)

　　其中D为载入DAC数字字的小数表示，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）。

　　运算放大器的输入失调电压要乘以电路的可变增益（由于存在DAC的代码相关输出阻抗）。由于放大器的输入电压出现失调，因而两个相邻数字小数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位的AD5433，LSB的大小为 10 V/2¹²  = 2.44 mV， 而AD8065的输入失调电压仅为0.4mV。

　　常见变化

　　OP1177 是另一款适合该电流电压转换电路的运算放大器，它同样具有低失调电压和超低偏置电流特性(0.5nA 典型值)。

　　10.0V输出ADR01可以用 ADR02 或 ADR03代替，二者均为低噪声基准电压源，与ADR01同属一个基准电压源系列，分别提供5.0 V和2.5 V输出。 ADR445 和 ADR441 超低噪声基准电压源也是合适的替代器件，分别提供5.0 V和2.5 V输出。请注意，基准输入电压的大小受所选运算放大器的轨到轨电压限制。