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利用MDACs实现电流电压转换

时间:12-13 来源:3721RD 点击:

       乘法D/A转换器(MDACs)和其后置放大器搭建了数字到模拟世界的桥梁。MDACs产生与输入数字编码成比例的电流值(如图1所示)。后置放大器转换DAC输出的电流信号为电压值。利用DAC、放大器和电阻,简单的电流-电压转换似乎很容易实现。然而,这个电路的稳定性存在问题。

  这样应用,MDAC的输出模式包括可变电流源、电阻和电容(图1a)。输出电阻和电容值取决于DAC的输入编码。一般来说,设计MDAC到0刻度会导致输出电阻接近无穷大。设计DAC到满量程或任意值,输出电阻应等于反馈电阻RF值。(参见生产厂商数据手册)。根据内部门极结点通过MDAC输出数据,DAC的输出电容CD也随输入编码而变化。在满量程处,MDAC的输出电容等于数据手册中标准值。在零点,MDAC的输出电容等于约等于满量程值的一半。从稳定性考虑,使用满量程时RD和CD的输出值。

  放大器反馈网络是二阶子网络。为保证精度,大多数MDACs有一个片上反馈电阻。反馈电容CF是分开的。

  最后,运算放大器有一系列规格指标,但对MDAC电路的稳定性没有影响:单位增益带宽fU,输入差分电容CDIF和共模电容CCM。

  在这个系统中,放大器输入的总电容等于CIN=CD+CDIF+CCM。在图1b和图1c中,闭环零点等于f1=1/(2π(CIN+CF)(RD||RF))。闭环极点等于f2=1/(2πCFRF)。

  如果开放与闭环增益曲线之间的闭合速度等于20dB/decade,就能确保系统稳定。为了达到这样的效果,选择一个单位增益带宽小于f1或大于f2的放大器。

  如果f1大于放大器带宽,很容易设计出稳定电路:

  另一方面,如果f2低于开放与闭环增益曲线的交叉点,则使用:

  利用这些反馈电容的计算值作为测试电路的出发点。出现电路寄生效应,器件制造偏差等问题,可以尝试改变反馈电容值。

  稳定MDAC的模拟信号是关键。然而,也要考虑放大器的噪声、输入偏置电流、偏置电压、MDAC分辨率和毛刺能量等因素。

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