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運(yùn)算放大器如何通過(guò)增加電壓基準(zhǔn)來(lái)轉(zhuǎn)換單極性DAC以提供雙極性工作
文章來(lái)源:永阜康科技 更新時(shí)間:2021/9/6 15:11:00
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本應(yīng)用筆記探討了如何從通用單電源單極性數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)產(chǎn)生高壓,高電流,高性能雙極性輸出。在這種情況下,模擬IC的行業(yè)趨勢(shì)趨向于單電源數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC),本文說(shuō)明了外部運(yùn)算放大器如何通過(guò)增加電壓基準(zhǔn)來(lái)轉(zhuǎn)換單極性DAC以提供雙極性工作。和所需的電阻器。

走非常規(guī)路線

“上下樓梯”一詞來(lái)自同名電影,戲劇和書籍。這是一部以紐約市一所學(xué)校為基礎(chǔ)的喜劇。標(biāo)題使人想起了一條規(guī)則,即懲罰學(xué)生走上預(yù)留下來(lái)的樓梯的懲罰。對(duì)于年輕人來(lái)說(shuō),爬樓梯或下降的自動(dòng)扶梯總是一個(gè)很大的誘惑。有人可能會(huì)說(shuō)孩子在“跳出框框思考”或違反規(guī)矩,也許他是。顯然,他正在挑戰(zhàn)常規(guī)流程中的預(yù)期或強(qiáng)制流程。他還展示了如何通過(guò)非常規(guī)的路線大膽地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。這里給我們的工程師們上了一課。

有時(shí),當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)模擬電路時(shí),設(shè)計(jì)“元素”只是不想放在一起。該解決方案似乎異常難以捉摸。例如,當(dāng)我們需要單極性DAC的雙極性輸出時(shí)。當(dāng)今行業(yè)的趨勢(shì)是朝著更小,更低功耗和更高性能的設(shè)備發(fā)展,這在解決解決方案問(wèn)題時(shí)非常出色。但是,同樣的低壓?jiǎn)螛O性DAC無(wú)法直接在高性能,高壓,大電流或雙極性應(yīng)用中運(yùn)行。任何其他電路都不得降低DAC的性能。在這種情況下,是時(shí)候上自動(dòng)扶梯,嘗試一些不同的事情了。我們向您展示了如何通過(guò)添加高壓運(yùn)算放大器來(lái)從單極性DAC產(chǎn)生雙極性輸出。

修改“理想的”單極性DAC

下面顯示了一個(gè)簡(jiǎn)單的雙極性輸出電路。它包含一個(gè)單極性DAC,一個(gè)精密基準(zhǔn)電壓源和一個(gè)精密運(yùn)算放大器。


典型的雙極性輸出工作電路。

該電路的輸出功能可以通過(guò)對(duì)理想運(yùn)算放大器進(jìn)行兩個(gè)常見(jiàn)假設(shè)得出:

輸入運(yùn)算放大器電流為0。

在穩(wěn)定條件下,V +輸入等于V-輸入。

根據(jù)基爾霍夫(Kirchhoff)的當(dāng)前定律,V節(jié)點(diǎn)的等式為:



實(shí)際上,我們已經(jīng)推導(dǎo)了一個(gè)差分放大器的方程,其中第一個(gè)元素是同相輸入,第二個(gè)元素是反相分量,每個(gè)都有其增益。



針對(duì)實(shí)際應(yīng)用優(yōu)化“理想” DAC

如我們所見(jiàn),轉(zhuǎn)換理想的單極性DAC很容易。但是,我們生活在沒(méi)有理想的現(xiàn)實(shí)世界中。圖1中的每個(gè)組件都有其自己的精度水平,這共同有助于DAC的最終輸出精度。必須對(duì)每個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行特性分析和校準(zhǔn),以達(dá)到應(yīng)用要求的精度。因此,即使您可能選擇高精度的16位DAC,也應(yīng)特別注意選擇適當(dāng)?shù)碾妷夯鶞?zhǔn),放大器和反饋電阻。哪個(gè)成分是最不準(zhǔn)確的因素?哪些參數(shù)對(duì)雙極性應(yīng)用最關(guān)鍵?這些既不是簡(jiǎn)單的問(wèn)題,也不是瑣碎的問(wèn)題。經(jīng)驗(yàn)不足的工程師可能會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn),即使是簡(jiǎn)單的電阻器也可能對(duì)該設(shè)計(jì)修改非常關(guān)鍵。

使非常規(guī)實(shí)用—所需的雙極性DAC

單極性,16位,無(wú)緩沖DAC可以通過(guò)添加外部精密運(yùn)算放大器來(lái)執(zhí)行雙極性操作。這種配置的兩個(gè)例子是16位MAX542和MAX5442 DAC,它們使用集成的0.015%(最大)匹配縮放電阻RFB和RINV,以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的雙極性輸出擺幅(圖2)。


這些16位DAC使用外部運(yùn)算放大器來(lái)提供雙極性輸出。

這些DAC的使用消除了輸出緩沖器的重復(fù),節(jié)省了PCB面積,并為我們的客戶提供了易于使用且具有成本效益的解決方案。


 
 
 
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