電路功能與優(yōu)勢
圖1所示電路采用digiPOT+系列數(shù)字電位計AD5292、雙通道運算放大器ADA4091-2和基準(zhǔn)電壓源ADR512，提供一種低成本、高電壓、單極性DAC。該電路提供10位分辨率，輸出電壓范圍為0 V至30 V，能夠提供最高±20 mA的輸出電流。AD5292可以通過SPI兼容型串行接口編程。 
  
AD5292具有±1%電阻容差，因而可以與外部分壓器電阻R3和R4串聯(lián)，如圖2和圖5所示，以構(gòu)建一個在縮小的輸出電壓范圍內(nèi)提供10位分辨率的游標(biāo)DAC；這可以起到提高DAC靈敏度的作用，類似于增加一個與電位計串聯(lián)的電阻。此外，AD5292內(nèi)置一個20次可編程存儲器，可以在上電時自定義輸出電壓VOUT。
本電路具有高精度、低噪聲和低溫度系數(shù)輸出電壓等特性，非常適合數(shù)字校準(zhǔn)應(yīng)用。
電路描述
圖1所示電路采用數(shù)字電位計AD5292、基準(zhǔn)電壓源ADR512和運算放大器ADA4091-2，提供一種10位、低成本、高電壓DAC。本電路可保證單調(diào)性，微分非線性(DNL)為±1 LSB，積分非線性典型值為±2 LSB。
高壓穩(wěn)壓器由低壓基準(zhǔn)電壓源和后接的同相放大器組成，該放大器的增益由R1 與 R2的比值決定。1.200 V基準(zhǔn)電壓源ADR512具有低溫度漂移、高精度和超低噪聲性能。
確保ADR512最小工作電流的最大電阻值由公式1確定。

在圖1和圖2中，RBIAS電阻為12 kΩ，可將ADR512的偏置電流設(shè)置為2.4 mA。 
 
圖2：通過縮小輸出電壓范圍并利用游標(biāo)DAC來提高精度（原理示意圖，未顯示去耦和所有連接）
ADA4091-2是一款運算放大器，具有低失調(diào)電壓和軌到軌輸出。ADR512與ADA4091配合使用，可提供低溫度系數(shù)和低噪聲輸出電壓。
電阻R1 和 R2 用來調(diào)整放大器的增益。U1A的輸出電壓V1 決定DAC的最大輸出電壓(VOUT)范圍?？梢杂霉?計算電阻值。

圖1中，所選電阻值可提供23.1的增益和27.72 V的V1 值?？梢杂迷撾妷簽槠渌娐饭╇?，最大輸出電流為17 mA。
圖3和圖4分別顯示典型的積分非線性(INL)和微分非線性(DNL)曲線。在圖1所示配置中，AD5292采用比率式工作方式，這意味著總電阻容差的變化不會影響性能。 
  

圖3：INL與DAC碼的關(guān)系

圖4：DNL與DAC碼的關(guān)系
為改善電路精度，可以用兩個外部電阻降低AD5292上的基準(zhǔn)電壓，如圖5所示，由此便可在有限的電壓范圍內(nèi)提供全部10位分辨率（游標(biāo)DAC）。數(shù)字電位計通常具有±20%的端到端電阻容差誤差，由于數(shù)字電位計與外部電阻之間存在匹配誤差，因此會影響電路精度。AD5292則具有業(yè)界領(lǐng)先的±1%電阻容差性能，有助于克服電阻匹配誤差問題。 
 

圖5：通過降低基準(zhǔn)電壓來構(gòu)建游標(biāo)DAC，從而改善INL性能（原理示意圖，未顯示去耦和所有連接）
這種情況下：

 縮小范圍內(nèi)的1 LSB可以通過下式計算：

相對于最高基準(zhǔn)電壓V1，游標(biāo)DAC的等效分辨率為：

圖6顯示利用圖5的游標(biāo)DAC電路而獲得的INL（以 V1為基準(zhǔn)）曲線。 
 

圖6：游標(biāo)DAC的INL（以V1為基準(zhǔn)）
AD5292具有一個20次可編程存儲器，可以在上電時將輸出電壓預(yù)設(shè)為特定值。
為了使本文所討論的電路達到理想的性能，必須采用出色的布局、接地和去耦技術(shù)（請參考教程 MT-031 和教程 MT-101）。至少應(yīng)采用四層PCB：一層為接地層，一層為電源層，另兩層為信號層。