D/A轉(zhuǎn)換是將數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換成模擬量信號的過程。由計算機運算處理的結果(數(shù)字量)往往也需要轉(zhuǎn)換為模擬量，以便控制對象，這一過程即為“數(shù)模轉(zhuǎn)換”(D/A)。

AD5755參考設計電路

AD5755器件是一款四通道、16位、串行輸入、4 mA至20 mA和電壓輸出DAC，此篇主要介紹了AD5755特性、應用范圍、參考設計電路以及電路分析，幫助大家縮短設計時間。

AD5755介紹：

AD5755是一款四通道、電壓和電流輸出DAC，采用-26.4 V至+33V電源供電。片內(nèi)動態(tài)電源控制功能基于為實現(xiàn)片內(nèi)功耗最低而優(yōu)化的DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器，在電流模式下，可以在7.4 V至29.5 V范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動器的電壓，使封裝功耗最小。

AD5755特點：

16位分辨率和單調(diào)性

用于熱管理的動態(tài)電源控制

電流和電壓輸出引腳可連接到一個引腳

IOUT范圍：0mA–20mA、4mA–20mA或0mA–24mA±0.05% TUE(總非調(diào)整誤差)(最大值)

AD5755應用：

AD420器件是一款完整的數(shù)字電流環(huán)路輸出轉(zhuǎn)換器，此篇主要介紹了AD420特性、應用范圍、參考設計電路以及電路分析，幫助大家縮短設計時間。

AD420介紹：

AD420是一款完整的數(shù)字電流環(huán)路輸出轉(zhuǎn)換器，專為滿足工業(yè)控制市場的需求而設計。它提供一種高精度、全集成、低成本的單芯片解決方案，用于產(chǎn)生電流環(huán)路信號，采用緊湊型24引腳SOIC或PDIP封裝?？赏ㄟ^編程，將輸出電流范圍設置為4 mA-20 mA、0 mA-20 mA或超量程的0 mA-24 mA?；蛘?，AD420也可以從一個獨立引腳提供電壓輸出，需要增加一個外部單路緩沖放大器對該引腳進行配置，實現(xiàn)0 V-5 V、0 V-10 V、±5 V或±10 V輸出。

AD420特點：

電流輸出：4 mA-20 mA、0 mA-20 mA或0 mA-24 mA

16位分辨率和單調(diào)性

積分非線性誤差：±0.012%(最大值)

失調(diào)(可調(diào)整)：±0.05%(最大值)

總輸出誤差(可調(diào)整)：±0.15%(最大值)

靈活的串行數(shù)字接口(3.3 MBPS)：

AD7541A器件是一款低成本、高性能12位單芯片乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器，此篇主要介紹了AD7541A特性、應用范圍、參考設計電路以及電路分析，幫助大家縮短設計時間。

AD7541A介紹：

AD7541A是一款低成本、高性能12位單芯片乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器。該器件采用先進的低噪聲薄膜CMOS技術制造，并提供標準18引腳DIP和20引腳表貼兩種封裝。AD7541A與業(yè)界標準器件AD7541在功能和引腳上均相兼容，并且規(guī)格和性能都有所改進。此外，器件設計得到改進，可確保不會發(fā)生閂鎖，因此無需輸出保護肖特基二極管。

下面將以AD5770R和LTC2662為例，詳細探討這些設計問題。

1.順從電壓和壓差

除了DAC常規(guī)線性度和精度規(guī)格外，電流輸出DAC還有兩個參數(shù)是電壓輸出DAC所不具備的：順從電壓和壓差。

順從電壓是電流源輸出所需電流時所能達到的最大電壓——一種基本卻十分關鍵的情形。只要負載兩端的電壓在設計限制范圍內(nèi)，電流源就可以驅(qū)動負載;要想使用電流源輸出的電流驅(qū)動負載，就必然會在負載兩端施加所需電壓。電流源可調(diào)節(jié)輸出電壓，為負載提供所需的電流。

例如，以10mA電流驅(qū)動1kΩ負載需要至少10V的順從電壓。如果該電壓降超過順從電壓，則DAC將無法輸出該電流。與之相對，如果負載電流超過電壓源的額定電流，則電壓源也無法提供標稱電源電壓。

假設用DAC(或任何電流源)驅(qū)動串聯(lián)的10個LED，每個LED上的電壓降為1.5V，電流為20mA。如果電流源不能在15V直流電壓(加上部分裕量)下輸出20mA電流，就無法輸出該電流，即使在較低電壓下可以輕松實現(xiàn)也無濟于事。對于電流輸出DAC而言，順從電壓越接近DAC輸出級電源軌，DAC輸出范圍越大。

為什么要討論順從電壓?盡管這是電流源的基本特性(根據(jù)V=IR)，但是某些資歷尚淺的工程師只處理過電壓源，因而經(jīng)常忽略這一問題。畢竟，若工程師聽說需要12V電源，第一個問題往往都是“電流是多少”。然而，對于電流源而言，相應問題應該是“順從電壓是多少”，卻常常受到忽略。

電流輸出DAC的順從電壓并不受DAC自身電源軌的限制。例如，多通道LTC2662的每個通道都有獨立的電源引腳，使各通道的順從電壓都能與負載需求相匹配，同時又能最大限度地降低總耗散功率。

此外，電流輸出DAC也具有壓差限制，即DAC所需的最小壓降以維持輸出調(diào)節(jié)。壓差是負載電流的函數(shù);壓差越小，DAC的工作范圍越寬。5通道LTC2662的電流輸出具有高順從電壓，輸出200mA電流時可保證1V壓差。

2.電流驅(qū)動范圍和分辨率(增強這兩種特性)

電流輸出DAC的輸出驅(qū)動能力可達數(shù)百毫安。請注意，電流輸出DAC通常設計為拉出電流，而非灌入電流;但是如果需要灌入電流，也有相應的通道可供使用(只是必須遵守附加限制)。 多通道多輸出范圍DAC具有兩個屬性：為了輸出更高的總電流，允許將輸出疊加;可實現(xiàn)各通道分辨率與應用的最佳匹配。通過這種方式，就能最大限度地有效利用分辨率，而非局限于DAC的部分動態(tài)范圍而造成浪費。這相當于在ADC輸入端使用可編程增益放大器 (PGA)，調(diào)節(jié)輸入信號以適應ADC的輸入范圍。若使用輸出范圍為100mA的14位電流輸出DAC用于0至25mA的驅(qū)動范圍，只能提供12位有效分辨率，浪費了2位。 因此，AD5770R和LTC2662的多路輸出提供了不同的輸出范圍。例如，AD5770R包含5個14位電流源通道和1個14位拉/灌通道。 通道配置如下：

通道 0：0 mA 至 300 mA，-60 mA 至 +300 mA，-60mA 至 0 mA

通道 1：0 mA 至 140 mA，0 mA 至 250 mA

通道 2：0 mA 至 55 mA，0 mA 至 150 mA

通道 3、通道 4、通道 5：0 mA 至 45 mA，0 mA 至 100 mA

這種配置具有多種驅(qū)動優(yōu)勢，可用于多種用途：

為增加最大驅(qū)動電流提供便捷的解決方案

最大輸出范圍較小但分辨率相同，因而步長雖較小，但輸出的電流更精確

允許組合輸出以獲得低/高分辨率

就第一點而言，這些電流源可以簡單地并聯(lián)。例如，AD5770R的通道1 (250mA) 和通道 2 (150mA) 疊加，可以提供400mA的總驅(qū)動。當然，設計人員不能忽視以下警告：順從電壓必須在規(guī)格書規(guī)定的范圍內(nèi);輸出電壓必須保持在規(guī)格書規(guī)定的最大絕對額定值范圍內(nèi)。

同樣，5通道LTC2662具有八個電流范圍，各通道均可編程，滿量程輸出達300mA、20 mA、100mA、50mA、25mA、12.5mA、6.25mA和3.125mA;這些電流均可組合，最大輸出電流可達1.5A。

借助低分辨率和高分辨率設置(上述第三點，即最后一點)，并行輸出還能提供一種簡便方法來提高所需標稱輸出值的整體分辨率。將一路寬范圍輸出與另一路小范圍輸出并聯(lián)，前者可設為低分辨率，而后者設為高分辨率，以此提供的分辨率即可超出各通道的12/16位額定值(但必須占用5通道中的2個)。

3.上電復位 (POR) 和輸出毛刺等瞬態(tài)條件

許多應用中，上電時的DAC輸出(稱為上電復位，POR)是個難題，因為處理器(及其軟件)無法立即初始化DAC。雖然在處理器代碼中DAC初始化具有最高優(yōu)先級，但是具有多個直流電源軌的處理器啟動時間可能比簡單的DAC更長。

處理器與DAC的啟動時間差可能導致不可接受的DAC輸出——例如，使用DAC控制活動元件的情況。因此，了解POR時DAC通道的狀態(tài)就顯得尤為重要?；谏鲜鲈?，LTC2662的輸出在上電時復位為高阻態(tài)，使系統(tǒng)初始化保持一致且可重復。AD5770R具有異步復位引腳，可由硬件定時器或復位鎖定驅(qū)動;將引腳置為邏輯低電平10ns以上，即可將所有寄存器復位為默認值。

此外，輸出轉(zhuǎn)換時的毛刺可能也是個難題。每當DAC加載新代碼模式的數(shù)據(jù)位時，由于兩種代碼間存在時鐘偏移，因而在新舊代碼轉(zhuǎn)換過程中，DAC會產(chǎn)生錯誤輸出;與POR一樣，這可能也不可接受。為避免這種情況，LT2662和AD5770將DAC加載的緩沖數(shù)據(jù)增加一倍。單個或多個通道的所有數(shù)據(jù)位均可寫入相應的輸入寄存器，而不會影響DAC輸出。向器件發(fā)出“加載DAC”的單一命令，即可將輸入寄存器內(nèi)容發(fā)送到DAC寄存器，更新DAC輸出而不會出現(xiàn)毛刺。

4.DAC數(shù)據(jù)和輸出完整性;精度

這類DAC所適用的應用大多具有活動元件和機械元件，因此或許有必要驗證DAC的性能。這就需要注意 DAC 的數(shù)字輸入及實際電流輸出值。

針對完整性問題，AD5770R和LTC2662等高級DAC可提供多種解決方案：數(shù)據(jù)回讀、基于內(nèi)部循環(huán)冗余校驗 (CRC) 的數(shù)據(jù)完整性確認以及間接輸出電流測量。前兩種用于發(fā)送到并存儲于DAC的數(shù)據(jù)確認;第三種用于監(jiān)視DAC產(chǎn)生的電流。