20位、線性、低噪聲、精密、雙極性±10 V直流電壓源

電路功能與優勢

圖1所示電路提供20位可編程電壓，其輸出范圍為-10 V～+10 V，同時積分非線性為±1 LSB、微分非線性為±1 LSB，并且具有低噪聲特性。

該電路的數字輸入采用串行輸入，并與標準SPI、QSPITM、MICROWIRE?和DSP接口標準兼容。對于高精度應用，通過結合使用 AD5791、AD8675和 AD8676等精密器件，該電路可以提供高精度和低噪聲性能。

基準電壓緩沖對于設計至關重要，因為DAC基準輸入的輸入阻抗與碼高度相關，如果DAC基準電壓源未經充分緩沖，將導致線性誤差。AD8676開環增益高達120 dB，已經過驗證和測試，符合本電路應用關于建立時間、失調電壓和低阻抗驅動能力的要求。而AD5791經過表征和工廠校準，可使用雙通道運算放大器AD8676對其基準電壓輸入進行緩沖，從而進一步增強配套器件的可靠性。

這一器件組合可以提供業界領先的20位分辨率、±1 LSB積分非線性(INL)和±1 LSB微分非線性(DNL)，可以確保單調性，并且具有低功耗、小尺寸PCB和高性價比等特性。

電路描述

圖1所示數模轉換器(DAC)為AD5791，這是一種具有SPI接口的 20位高壓轉換器，提供±1 LSB INL、±1 LSB DNL性能和7.5 nV/Hz噪聲頻譜密度。另外，AD5791還具有極低的溫漂(0.05 ppm/℃)特性。AD5791采用的精密架構要求強制檢測緩沖其基準電壓輸入，從而確保達到規定的線性度。選擇用于緩沖基準輸入的放大器(B1和 B2)應具有低噪聲、低溫漂和低輸入偏置電流特性。針對此功能推薦用AD8676放大器，這是一種超精密 、36 V、2.8 nV/Hz 雙 通 道運算放大器，具有 0.6 μV/℃低失調漂移和2 nA輸入偏置電流。此外，AD5791經過表征和工廠校準，可使用該雙通道運算放大器來緩沖其電壓基準輸入，從而進一步增強配套器件的可靠性。

圖1顯示AD5791配置有獨立的正和負基準電壓，因此輸出電壓范圍是從負基準電壓到正基準電壓，本例中為-10 V～+10 V。輸出緩沖器為 AD8675，它是AD8676的單通道版本，具有低噪聲和低漂移特性。同時使用放大器 AD8676（A1和 A2），將+5 V基準電壓放大為+10 V和-10 V。這些放大電路中的 R2、R3、R4和R5是精密金屬薄膜電阻，容差為0.01%，溫度系數為0.6 ppm/℃。為實現整個溫度范圍內的最佳性能，可以使用Vishay 300144或VSR144系列等電阻網絡。所選電阻值較低（1 kΩ 和 2 kΩ），以便將系統噪聲保持在較低水平。R1和C1構成低通濾波器，截止頻率大約為10 Hz。該濾波器用于衰減基準電壓源噪聲。

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