采用ADP5070的低噪声、双电源解决方案为单电源系统中的精密双极性DAC AD5761R供电

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AD5761R输出电压噪声 .............................................. 11

交流性能 ......................................................................... 16

双极性DAC

测试与测量、数据采集、执行器控制和工业自动化等应用需要多种电压范围，因为在工作期间电压范围可能会改变。

双极性DAC既可输出单极性电压，也可输出双极性电压。为实现这一目标，需要使用双电源。当产生双极性输出范围时，务必考虑设计复杂性和获得双极性范围的实际配置。

并非所有双极性DAC都集成了基准电压源、输出缓冲器或基准电压缓冲器以构成完整解决方案。在此类情况下，设计时间、形状因素和选择合适器件的过程会提高应用的复杂性。

AD5761R是一款完整的解决方案，提供了所有必需的功能，并且集成了缓冲基准电压源和输出缓冲器。去耦电容是电路唯一需要的外部元件。本文说明的AD5761R配置采用DC-DC开关稳压器、LC滤波器、LDO线性稳压器和/或电阻分压器，支持仅有标准5 V单电源可用的应用。

产生双极性范围

诸如乘法DAC或nanoDAC等单电源DAC可用来产生双极性输出范围。然而，利用这些DAC产生双极性输出范围需要增加外部分立器件。在此类解决方案中，基本配置包括一个通用DAC、一个放大级和一个偏移级。图1显示了一个采用单电源DAC的分立解决方案示例。在不要求最小板面积、系统整体高性能或低成本的应用中，分立解决方案是可以接受的。要实现图1中的电路，估计需要23 mm2的面积。此估计考虑了外部器件数量增加导致最终输出信号质量下降而引起的误差。增加昂贵的精密电阻以优化系统性能会提高成本。

图2所示为AD5761R，其集成了图1为产生双极性范围所需要的外部器件。AD5761R采用3 mm × 3 mm小型LFCSP封装。

　　图1. ±10 V单电源DAC配置

　　图2. AD5761R功能框图

配置AD5761R以支持单电源系统

电路描述

图2所示的AD5761R DAC提供4个单极性输出范围(0 V至5 V、0 V至10 V、0 V至16 V和0 V至20 V)和4个双极性输出范围(?2.5 V至7.5 V、±3 V、±5 V和±10 V)。

在本应用笔记中，AD5761R采用特定电源电压供电以覆盖所有8个可能的输出范围。除电压源外，AD5761R还需要最少1 V的上裕量/下裕量，因此，应向该DAC施加最少21 V的VDD和最大?11 V的VSS。当该DAC用于输出较低输出范围时，可以提供较低电源电压。

本应用笔记提出两种电源配置，其可提供所需的VDD和VSS电压。为DAC供电的最佳方法由系统可接受的噪声电平决定。这两种配置包括如下器件：

? ADP5070和梯形电阻。这种情况下，应插入LK1、LK2、LK7和LK8链接。

? ADP5070、梯形电阻和线性稳压器(ADP7142和ADP7182)。这种情况下，应移除LK1、LK2、LK7和LK8链接。

LK1和LK2链接用于旁路电路中的线性稳压器，LK7和LK8链接用于确定这些线性稳压器之前的可用电压。表1列出了LK7和LK8链接配置的测试点A和测试点B的可用电压。

图3显示了AD5761R的电源配置，其中VDD和VSS是通过不同方式从初始单极性5 V单电源产生。

　　表1. 电源配置选择的链接详情

ADR4525也可以从外部提供2.5 V基准电压。

DC-DC开关稳压器

ADP5070输出电压调节到+21 V和?11 V。为使AD5761R覆盖DAC的所有8个可能的可编程输出范围，这些电源电压是必需的。

图3显示了两个滤波器元件，主要用于消除开关纹波。增加一个LC滤波器作为初始纹波滤波器，其位于稳压器控制环路内部。在纹波频率，该LC滤波器的值可实现相当大的衰减。在开关稳压器的输出级可增加二级LDO线性稳压器(可选)，以便进一步消除纹波。单凭LC滤波器，AD5761R就能达到数据手册的性能规格，不过某些情形要求更低的噪声，为此可以在输出级级联一个LDO。

　　图3. AD5761R电源配置

线性稳压器

ADP5070连同ADP7182和ADP7142线性稳压器，是本电路中的替代选择，可获得最低噪声的+21 V和?11 V电压源。注意：对于这种方法，LK1、LK2、LK7和LK8需移除。

ADP5070提供+39 V的正输出电压和–39 V的负输出电压。图4显示了构成电阻分压器(R26、R27和R31;R28、R29和R30)的电阻值，这些电阻分压器用以将上述电压调节为ADP7142和ADP7182的可接受输入电压。注意：除了线性稳压器的输出电压要求，还需要最少2 V的上裕量/下裕量。

这两个线性稳压器(ADP7142和ADP7182)均配置为以尽可能低的噪声提供输出电压信号。如ADP7142和ADP7182数据手册所