基于AD5755的DAC参考设计电路

D/A转换是将数字量信号转换成模拟量信号的过程。由计算机运算处理的结果(数字量)往往也需要转换为模拟量，以便控制对象，这一过程即为“数模转换”(D/A)。

AD5755参考设计电路

AD5755器件是一款四通道、16位、串行输入、4 mA至20 mA和电压输出DAC，此篇主要介绍了AD5755特性、应用范围、参考设计电路以及电路分析，帮助大家缩短设计时间。

AD5755介绍：

AD5755是一款四通道、电压和电流输出DAC，采用-26.4 V至+33V电源供电。片内动态电源控制功能基于为实现片内功耗最低而优化的DC-DC升压转换器，在电流模式下，可以在7.4 V至29.5 V范围内调节输出驱动器的电压，使封装功耗最小。

AD5755特点：

16位分辨率和单调性

用于热管理的动态电源控制

电流和电压输出引脚可连接到一个引脚

IOUT范围：0mA–20mA、4mA–20mA或0mA–24mA±0.05% TUE(总非调整误差)(最大值)

AD5755应用：

AD420器件是一款完整的数字电流环路输出转换器，此篇主要介绍了AD420特性、应用范围、参考设计电路以及电路分析，帮助大家缩短设计时间。

AD420介绍：

AD420是一款完整的数字电流环路输出转换器，专为满足工业控制市场的需求而设计。它提供一种高精度、全集成、低成本的单芯片解决方案，用于产生电流环路信号，采用紧凑型24引脚SOIC或PDIP封装。可通过编程，将输出电流范围设置为4 mA-20 mA、0 mA-20 mA或超量程的0 mA-24 mA。或者，AD420也可以从一个独立引脚提供电压输出，需要增加一个外部单路缓冲放大器对该引脚进行配置，实现0 V-5 V、0 V-10 V、±5 V或±10 V输出。

AD420特点：

电流输出：4 mA-20 mA、0 mA-20 mA或0 mA-24 mA

16位分辨率和单调性

积分非线性误差：±0.012%(最大值)

失调(可调整)：±0.05%(最大值)

总输出误差(可调整)：±0.15%(最大值)

灵活的串行数字接口(3.3 MBPS)：

AD7541A器件是一款低成本、高性能12位单芯片乘法数模转换器，此篇主要介绍了AD7541A特性、应用范围、参考设计电路以及电路分析，帮助大家缩短设计时间。

AD7541A介绍：

AD7541A是一款低成本、高性能12位单芯片乘法数模转换器。该器件采用先进的低噪声薄膜CMOS技术制造，并提供标准18引脚DIP和20引脚表贴两种封装。AD7541A与业界标准器件AD7541在功能和引脚上均相兼容，并且规格和性能都有所改进。此外，器件设计得到改进，可确保不会发生闩锁，因此无需输出保护肖特基二极管。

下面将以AD5770R和LTC2662为例，详细探讨这些设计问题。

1.顺从电压和压差

除了DAC常规线性度和精度规格外，电流输出DAC还有两个参数是电压输出DAC所不具备的：顺从电压和压差。

顺从电压是电流源输出所需电流时所能达到的最大电压——一种基本却十分关键的情形。只要负载两端的电压在设计限制范围内，电流源就可以驱动负载;要想使用电流源输出的电流驱动负载，就必然会在负载两端施加所需电压。电流源可调节输出电压，为负载提供所需的电流。

例如，以10mA电流驱动1kΩ负载需要至少10V的顺从电压。如果该电压降超过顺从电压，则DAC将无法输出该电流。与之相对，如果负载电流超过电压源的额定电流，则电压源也无法提供标称电源电压。

假设用DAC(或任何电流源)驱动串联的10个LED，每个LED上的电压降为1.5V，电流为20mA。如果电流源不能在15V直流电压(加上部分裕量)下输出20mA电流，就无法输出该电流，即使在较低电压下可以轻松实现也无济于事。对于电流输出DAC而言，顺从电压越接近DAC输出级电源轨，DAC输出范围越大。

为什么要讨论顺从电压?尽管这是电流源的基本特性(根据V=IR)，但是某些资历尚浅的工程师只处理过电压源，因而经常忽略这一问题。毕竟，若工程师听说需要12V电源，第一个问题往往都是“电流是多少”。然而，对于电流源而言，相应问题应该是“顺从电压是多少”，却常常受到忽略。

电流输出DAC的顺从电压并不受DAC自身电源轨的限制。例如，多通道LTC2662的每个通道都有独立的电源引脚，使各通道的顺从电压都能与负载需求相匹配，同时又能最大限度地降低总耗散功率。

此外，电流输出DAC也具有压差限制，即DAC所需的最小压降以维持输出调节。压差是负载电流的函数;压差越小，DAC的工作范围越宽。5通道LTC2662的电流输出具有高顺从电压，输出200mA电流时可保证1V压差。

2.电流驱动范围和分辨率(增强这两种特性)

电流输出DAC的输出驱动能力可达数百毫安。请注意，电流输出DAC通常设计为拉出电流，而非灌入电流;但是如果需要灌入电流，也有相应的通道可供使用(只是必须遵守附加限制)。 多通道多输出范围DAC具有两个属性：为了输出更高的总电流，允许将输出叠加;可实现各通道分辨率与应用的最佳匹配。通过这种方式，就能最大限度地有效利用分辨率，而非局限于DAC的部分动态范围而造成浪费。这相当于在ADC输入端使用可编程增益放大器 (PGA)，调节输入信号以适应ADC的输入范围。若使用输出范围为100mA的14位电流输出DAC用于0至25mA的驱动范围，只能提供12位有效分辨率，浪费了2位。 因此，AD5770R和LTC2662的多路输出提供了不同的输出范围。例如，AD5770R包含5个14位电流源通道和1个14位拉/灌通道。 通道配置如下：

通道 0：0 mA 至 300 mA，-60 mA 至 +300 mA，-60mA 至 0 mA

通道 1：0 mA 至 140 mA，0 mA 至 250 mA

通道 2：0 mA 至 55 mA，0 mA 至 150 mA

通道 3、通道 4、通道 5：0 mA 至 45 mA，0 mA 至 100 mA

这种配置具有多种驱动优势，可用于多种用途：

为增加最大驱动电流提供便捷的解决方案

最大输出范围较小但分辨率相同，因而步长虽较小，但输出的电流更精确

允许组合输出以获得低/高分辨率

就第一点而言，这些电流源可以简单地并联。例如，AD5770R的通道1 (250mA) 和通道 2 (150mA) 叠加，可以提供400mA的总驱动。当然，设计人员不能忽视以下警告：顺从电压必须在规格书规定的范围内;输出电压必须保持在规格书规定的最大绝对额定值范围内。

同样，5通道LTC2662具有八个电流范围，各通道均可编程，满量程输出达300mA、20 mA、100mA、50mA、25mA、12.5mA、6.25mA和3.125mA;这些电流均可组合，最大输出电流可达1.5A。

借助低分辨率和高分辨率设置(上述第三点，即最后一点)，并行输出还能提供一种简便方法来提高所需标称输出值的整体分辨率。将一路宽范围输出与另一路小范围输出并联，前者可设为低分辨率，而后者设为高分辨率，以此提供的分辨率即可超出各通道的12/16位额定值(但必须占用5通道中的2个)。

3.上电复位 (POR) 和输出毛刺等瞬态条件

许多应用中，上电时的DAC输出(称为上电复位，POR)是个难题，因为处理器(及其软件)无法立即初始化DAC。虽然在处理器代码中DAC初始化具有最高优先级，但是具有多个直流电源轨的处理器启动时间可能比简单的DAC更长。

处理器与DAC的启动时间差可能导致不可接受的DAC输出——例如，使用DAC控制活动元件的情况。因此，了解POR时DAC通道的状态就显得尤为重要。基于上述原因，LTC2662的输出在上电时复位为高阻态，使系统初始化保持一致且可重复。AD5770R具有异步复位引脚，可由硬件定时器或复位锁定驱动;将引脚置为逻辑低电平10ns以上，即可将所有寄存器复位为默认值。

此外，输出转换时的毛刺可能也是个难题。每当DAC加载新代码模式的数据位时，由于两种代码间存在时钟偏移，因而在新旧代码转换过程中，DAC会产生错误输出;与POR一样，这可能也不可接受。为避免这种情况，LT2662和AD5770将DAC加载的缓冲数据增加一倍。单个或多个通道的所有数据位均可写入相应的输入寄存器，而不会影响DAC输出。向器件发出“加载DAC”的单一命令，即可将输入寄存器内容发送到DAC寄存器，更新DAC输出而不会出现毛刺。

4.DAC数据和输出完整性;精度

这类DAC所适用的应用大多具有活动元件和机械元件，因此或许有必要验证DAC的性能。这就需要注意 DAC 的数字输入及实际电流输出值。

针对完整性问题，AD5770R和LTC2662等高级DAC可提供多种解决方案：数据回读、基于内部循环冗余校验 (CRC) 的数据完整性确认以及间接输出电流测量。前两种用于发送到并存储于DAC的数据确认;第三种用于监视DAC产生的电流。