工業(yè)和控制應(yīng)用的高集成度四通道DAC

　　引言

　　在工業(yè)控制和自動(dòng)化測(cè)試應(yīng)用中使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （DAC） 是很普遍。通用型自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備常常需要橫跨多個(gè)電壓範(fàn)圍的多通道精準(zhǔn)控制電壓。LTC?2704 是一款面向高端應(yīng)用的高集成度16位、四通道DAC。它擁有眾多專為提升性能和簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。

　　前所未有的集成度

　　LTC2704 在 6 種可利用軟件進(jìn)行選擇的電壓範(fàn)圍內(nèi)提供了真正的 16 位性能，它們是：0V 至 5V、0V 至 10V、–2.5V 至 2.5V、–5V 至 5V、–10V 至 10V 和 –2.5V 至 7.5V。四路單範(fàn)圍電壓輸出一般將需要 4 個(gè)電流輸出 DAC、2 個(gè)基準(zhǔn)放大器和 4 個(gè)輸出放大器 —— 如果使用雙通道放大器，則將需要共7個(gè)元件。采用分立途徑來實(shí)現(xiàn)多個(gè)範(fàn)圍是行不通的。設(shè)計(jì)要點(diǎn) 337 （Design Note 337） 說明了實(shí)現(xiàn)多個(gè)範(fàn)圍所面臨的困難，包括精確匹配電阻器的高昂成本以及模擬開關(guān)的性能局限。而且，控制也復(fù)雜化了，需要增設(shè)用于每個(gè) DAC 和範(fàn)圍控制的額外數(shù)字線。LTC2704 把所有這些功能都集成在單個(gè)封裝中 （未進(jìn)行任何折衷），而且，全部功能均通過一根易用型四線式 SPI 總線來控制。

　　易于使用

　　LTC2704 提供了許多用于輔助繫統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。電壓輸出和反饋是分開的，因而使得能夠在不損失準(zhǔn)確度的情況下增設(shè)外部電流升壓級(jí)。C1A、C1B、C1C 和 C1D 引腳允許使用外部頻率補(bǔ)償電容器，既容許電容性負(fù)載由 LTC2704 的輸出來直接驅(qū)動(dòng)，也可用于補(bǔ)償緩慢升壓級(jí)。VOS 引腳提供了一種給輸出電壓添加一個(gè)偏移的便利方法。從 VOS 引腳至輸出的增益為 –0.01、–0.02 或 –0.04 （取決于所選的電壓範(fàn)圍）。雖然這看似是一種可在外部執(zhí)行的簡(jiǎn)單功能，但在LTC2704的內(nèi)部來實(shí)現(xiàn)則可以消除有關(guān)外部偏移電阻器與內(nèi)部電阻器溫度繫數(shù)匹配方面的問題。

　　實(shí)例電路

　　圖1示出了使用LTC2704 功能的幾種方法。DAC A 的偏移引腳由一個(gè) LTC2601 DAC 通過一個(gè) LTC1991 放大器來驅(qū)動(dòng)。這提供了±50mV （在 ±2.5V和0V至5V 範(fàn)圍中）、±100mV （在 –2.5V 至 7.5V、±5V 和 0V 至 10V範(fàn)圍中）和±200mV （在 ±10V範(fàn)圍中）的“繫統(tǒng)偏移”調(diào)節(jié)量。C1引腳被置于開路狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定。一個(gè)LTC2604四通道DAC可用于驅(qū)動(dòng)全部4個(gè)偏移引腳，并且能與LTC2704 共用同一根SPI總線。

　　DAC B通過一個(gè)1 Ω電阻器來驅(qū)動(dòng)一個(gè)1μF電容器，并采用了 2200pF 的附加補(bǔ)償電容。這適用于那些負(fù)載具有高頻瞬變的應(yīng)用，比如：驅(qū)動(dòng)一個(gè) ADC 的基準(zhǔn)引腳。

　　DAC C 驅(qū)動(dòng)一個(gè) LT3080 低壓差穩(wěn)壓器，提供了高達(dá) 1A 的輸出電流。這可用于直接為測(cè)試電路供電。全局反饋去除了穩(wěn)壓器的偏移，從而保持了輸出的準(zhǔn)確度。 DAC D 由一個(gè) LT1970 功率運(yùn)算放大器來升壓，提供了 500mA 的驅(qū)動(dòng)電流 （供電或吸收）。再一次，全局反饋保持了DC準(zhǔn)確度。