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20 bit線性低噪聲精密單極性+10 V直流電壓源

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電路功能與優(yōu)勢(shì)

圖1所示電路是一個(gè)20 bit線性、低噪聲、精密單極性(+10 V)電壓源，所需外部元件的數(shù)量極少。AD5790是一款20 bit、無緩沖電壓輸出 DAC，采用最高 33 V的雙極性電源供電。正基準(zhǔn)電壓輸入范圍為5 V～VDD-2.5 V，負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入范圍為VSS+2.5 V～0 V。兩路基準(zhǔn)電壓輸入均在片內(nèi)緩沖，無需外部緩沖。相對(duì)精度最大值為±2 LSB，保證工作單調(diào)性，微分非線性(DNL)最大值為-1 LSB～+2 LSB。

精密運(yùn)算放大器AD8675具有低失調(diào)電壓（最大值75 μV）和低噪聲（典型值 2.8 nV/Hz）特性，是 AD5790的最佳輸出緩沖器。AD5790具有兩個(gè)內(nèi)部匹配的6.8 kΩ前饋和反饋電阻，它們既可以連接到運(yùn)算放大器AD8675以提供10 V偏移電壓，從而實(shí)現(xiàn)±10 V輸出擺幅，也可以并行連接以提供偏置電流消除功能。本例演示的單極性+10 V輸出，電阻用于偏置電流消除功能。內(nèi)部電阻連接通過設(shè)置AD5790控制寄存器中的相關(guān)位來控制（參見 AD5790數(shù)據(jù)手冊(cè)）。

該電路的數(shù)字輸入采用串行輸入，并與標(biāo)準(zhǔn)SPI、QSPI、MICROWIRE?和DSP接口標(biāo)準(zhǔn)兼容。對(duì)于高精度應(yīng)用，通過結(jié)合使用AD5790和AD8675等精密器件，這個(gè)緊湊的電路可以提供高精度和低噪聲性能。

電路描述

圖1所示數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)為AD5790，這是一款SPI接口的 20 bit高壓轉(zhuǎn)換器，提供±2 LSB INL、-1～+2 LSB DNL和8 nV/Hz噪聲頻譜密度。另外，AD5790還具有極高的長期線性誤差穩(wěn)定性(0.1 LSB)。

圖1顯示了AD5790的單極性緩沖配置，輸出緩沖器采用AD8675，它具有低噪聲和低漂移特性。該放大器(A1)還用于放大低噪聲精密基準(zhǔn)電壓源(本例使用Krohn Hite 523型精密基準(zhǔn)電壓源)提供的+5 V基準(zhǔn)電壓。此增益電路中的電阻R2和R3為精密金屬薄片電阻，其容差和溫度系數(shù)分別為0.01%和0.6 ppm/℃。要在整個(gè)溫度范圍內(nèi)達(dá)到最佳性能，R2和R3應(yīng)處于單個(gè)封裝內(nèi)，如Vishay 300144或VSR144系列。R2和R3均選用1 kΩ，以便將系統(tǒng)噪聲保持在較低水平。R1和C1構(gòu)成低通濾波器，截止頻率大約為10 Hz。該濾波器用于衰減基準(zhǔn)電壓源噪聲。

線性度測量

利用Agilent 3458A萬用表，在 EVAL-AD5790SDZ評(píng)估板上演示圖1所示電路的精密性能。

常見變化

AD5790支持各種不同的輸出范圍，從 0 V～+5 V、最高±10 V以及該范圍內(nèi)的任意值。如果需要雙極性配置，則VREFN引腳必須用反相精密高基準(zhǔn)電壓供電。此外，同樣需要精密放大器技術(shù)和精密溫度穩(wěn)定型電阻。

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