實現高精度數據采集與轉換,基準電壓源很關鍵
發布時間:2022-04-08 來源:ADI 責任編輯:wenwei
【導讀】數shu字zi信xin號hao處chu理li可ke提ti供gong經jing濟ji高gao效xiao的de方fang式shi來lai正zheng確que分fen配pei信xin息xi,例li如ru帶dai寬kuan或huo容rong量liang。考kao慮lv一yi個ge由you接jie收shou路lu徑jing和he發fa送song路lu徑jing來lai組zu成cheng的de非fei常chang基ji本ben的de數shu字zi收shou發fa器qi設she計ji,在zai接jie收shou路lu徑jing中zhong,代dai表biao某mou種zhong信xin息xi元yuan素su的de連lian續xu模mo擬ni信xin號hao在zai確que定ding的de時shi間jian點dian被bei捕bu獲huo,此ci信xin號hao可ke以yi表biao示shi為wei隨sui時shi間jian變bian化hua的de電dian壓ya擺bai幅fu,轉zhuan換huan步bu驟zhou當dang然ran也ye是shi將jiang電dian壓ya擺bai幅fu轉zhuan換huan為wei數shu字zi表biao示shi,對dui所suo得de到dao的de數shu字zi表biao示shi或huo代dai碼ma可ke以yi進jin行xing處chu理li,以yi提ti取qu該gai信xin號hao中zhong的de信xin息xi內nei容rong。根gen據ju該gai信xin息xi的de特te征zheng可ke以yi做zuo出chu某mou些xie判pan斷duan,例li如ru將jiang該gai信xin息xi路lu由you到dao另ling一yi個ge網wang絡luo節jie點dian,或huo在zai特te定ding時shi間jian對dui收shou發fa器qi進jin行xing某mou種zhong操cao作zuo,發fa送song完wan全quan相xiang反fan的de路lu徑jing,信xin息xi需xu要yao傳chuan送song到dao實shi際ji設she備bei。數shu模mo轉zhuan換huan器qi產chan生sheng一yi個ge模mo擬ni輸shu出chu,將jiang該gai輸shu出chu對dui應ying於yu數shu字zi輸shu入ru信xin號hao相xiang對dui於yu固gu定ding基ji準zhun值zhi的de相xiang對dui值zhi,其qi最zui基ji本ben的de形xing式shi是shi由you下xia圖tu所suo示shi的de關guan係xi確que定ding。
從cong數shu字zi域yu到dao模mo擬ni域yu的de轉zhuan換huan的de關guan鍵jian要yao素su是shi一yi係xi列lie有you限xian離li散san值zhi,現xian在zai由you一yi個ge模mo擬ni變bian量liang表biao示shi,這zhe會hui導dao致zhi量liang化hua不bu確que定ding性xing。一yi個ge基ji準zhun量liang,要yao麼me電dian壓ya要yao麼me電dian流liu被bei精jing確que地di分fen割ge為wei一yi些xie二er進jin製zhi和he/或線性分段,數字輸入驅動開關將適當數量的分段連接到輸出,數字輸入可以通過不同形式提供,例如晶體管對晶體管邏輯(TTL)、互補金屬氧化物半導體(CMOS)或低壓差分信號(LVDS)。
DAC通常需要配套產品,例如基準電壓源以及對基準輸入引腳和DAC輸出的緩衝。在精密DAC中,基準電壓性能對於DAC整體性能至關重要,因為基準電壓源的誤差會反映在DACdeshuchuzhong。zairenhehunhexinhaoxitongzhong,jizhundianyayuandoushizuizhongyaodebufen,yinweitaderenhebianhuadouhuiyingxiangxitongzhongdesuoyouqitabufen。ruguojizhundianliubuwending,mouxiejizhundianyayuanhuipiaoyi,DAC基準電流的變化會影響基準電壓。
選擇基準電壓源時,需要考慮的主要規格有:噪聲溫度漂移絕對誤差(盡管這可以通過校準輕鬆消除)和長期穩定性,可以采用並聯多個基準源之類的技術來減小噪聲和時間漂移。DAC常常包含片內基準電壓源和/或片內基準電壓緩衝器,如果DAC沒有片內基準電壓源或片內基準電壓緩衝器,那麼可能需要緩衝輸入基準電壓引腳,DAC數據手冊會提供輸入阻抗規格,以便用戶可以計算。使用此值時,基準電壓源能否提供足夠的電流,這會變得複雜,因為某些DAC結構(例如電壓模式R-2R DAC)的輸入阻抗,隨著應用於DAC的數字碼的不同而有很大變化,這種情況下就需要緩衝外部基準電壓,DAC的基準電壓緩衝器應為低噪聲、低偏置誤差放大器,因為基準電壓緩衝器的偏置誤差會變為DAC輸出端的增益誤差。
如前所述,電壓DAC的基準電壓緩衝器應為低噪聲、低偏置誤差放大器,因為基準電壓緩衝器的偏置誤差會變為DAC輸出端的增益誤差,選擇DAC輸shu出chu端duan的de緩huan衝chong器qi時shi,可ke以yi優you化hua放fang大da器qi以yi適shi應ying應ying用yong,需xu要yao考kao慮lv多duo個ge因yin素su,要yao求qiu更geng快kuai的de建jian立li時shi間jian還hai是shi更geng高gao的de帶dai寬kuan?或huo者zhe要yao求qiu更geng高gao的de精jing度du和he更geng低di的de噪zao聲sheng?成cheng本ben、封裝、尺寸和通道數也要考慮。一般而言,DAC開關的建立速度很快,因此,DAC電路的壓擺率和建立時間主要由輸出放大器決定,輸出緩衝器一般要求低偏置電流、低偏置誤差和足夠的裕量。
在精度是一項關鍵要求的應用中,輸出緩衝器還要求低噪聲,而在需要較高速度的應用中,應當選擇具有較快建立時間、較快壓擺率和較高帶寬的運算放大器。歸根結底,選擇何種放大器取決於應用。
再看一款包含片內緩衝的產品示例。這是亞德諾半導體(ADI)公司的AD5754R係列四通道DAC的框圖,既有片內基準電壓緩衝、又有片內輸出緩衝,內部2.5V基ji準zhun電dian壓ya在zai片pian內nei進jin行xing緩huan衝chong,因yin此ci無wu需xu外wai部bu緩huan衝chong。此ci處chu顯xian示shi的de輸shu出chu緩huan衝chong器qi附fu帶dai滿man量liang程cheng可ke調tiao節jie電dian路lu,它ta提ti供gong多duo個ge用yong戶hu可ke配pei置zhi的de範fan圍wei,包bao括kuo單dan極ji性xing和he雙shuang極ji性xing。AD5754R易yi於yu使shi用yong,是shi一yi款kuan可ke立li即ji用yong於yu構gou建jian係xi統tong的de單dan芯xin片pian解jie決jue方fang案an,消xiao除chu了le許xu多duo支zhi持chi電dian路lu,包bao括kuo這zhe些xie實shi現xian方fang案an所suo需xu的de緩huan衝chong和he增zeng益yi元yuan件jian,因yin此ci它ta是shi一yi個ge完wan整zheng的de單dan封feng裝zhuang解jie決jue方fang案an,它ta提ti供gong可ke預yu測ce的de額e定ding精jing度du和he性xing能neng,可ke減jian少shao係xi統tong設she計ji時shi間jian,簡jian化huaPCB的布局。
本文小結:
jizhundianyayuanyouhenduoxingshibingtigongbutongdetexing,danguigenjiedi,jingduhewendingxingshijizhundianyayuanzuizhongyaodetexing,yinweiqizhuyaozuoyongshitigongyigeyizhishuchudianya。xiangduiyugaiyizhizhidebianhuashiwucha,jizhundianyayuanguigetongchangshiyongxiashudingyilaiyuceqizaimouxietiaojianxiadebuquedingxing:初始精度、溫度漂、長期穩定性。
電壓基準源一般用於ADC、DAC和其他模擬電路精確的參考電壓設定,以及傳感器的偏置設定、元器件/係統供電或驅動,以及虛擬地設置。基準電壓源隻是一個電路或電路元件,可產生穩定、精確直流電壓。如果產品需要采集真實世界的相關信息,例如電池電壓或電流、功耗、信號大小或特性、故障識別等,那麼必須將相關信號與一個標準進行比較。
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