面的讨论说明如何利用双电源双极性输出DAC和带外部信号调理的低压单电源DAC实现精密10 V输出。

电路概览：双电源双极性输出DAC

双极性输出DAC的主要元件如以上功能框图(图1)所示。它由精密DAC、基准电压源、基准电压缓冲器、失调和增益调整以及输出放大器组成。



集成精密基准电压源以适应16位应用非常困难，但最近的工艺进步和设计技术允许在片内设计和集成具有出 {MOD}漂移和热特性的基准电压源。热关断、短路保护等故障保护模式，以及上电/关断等状况下的输出控制，是双极性DAC通常会集成的重要特性，可以简化系统设计。DAC提供数字码以相对于基准电压转换输出电压。调整模块提供偏移和调整DAC传递函数的功能。

*AD5764是一款四通道、16位串行输入、电压输出DAC，工作电压范围为12 V至15 V。其标称满量程输出范围为10 V，内置输出放大器、基准电压缓冲器、精密基准电压源以及专有上电/关断控制电路。AD5764采用ADI公司的工业CMOS (iCMOS®)制造工艺技术设计，该工艺集高压互补双极性晶体管和亚微米CMOS于一体。它还有一个模拟温度传感器，每通道均有对应的数字失调和增益调整寄存器。

电路概览：低压单电源DAC和外部信号调理

图2显示如何利用LVSS DAC产生工业应用所需的10 V输出范围。它由5个不同的模块组成：LVSS DAC、基准电压源、失调调整、基准电压缓冲器和输出放大器。


DAC提供数字码以相对于基准电压转换输出电压。失调调整模块提供偏移DAC单极性传递函数以产生双极性输出的功能，以及校准0 V端点的功能。基准电压缓冲器为基准电压和失调调整模块提供负载隔离(多个DAC可共用这一缓冲输出)。输出放大器在计入失调调整后，提供所需的增益来将输出摆幅提高到所需电平。此外，输出放大器还提供将大容性负载驱动到供电轨的功能。

图3所示电路说明了如何放大一个精密LVSS 16位DAC来实现10 V的输出摆幅。DAC具有0到2.5 V输出范围，连接到放大器U3的同相输入端。此输入的同相增益为(1 + R2/R1)，本例中为8。


该电路包括如下器件：
U1—ADR421，精密、低噪声2.5 V基准电压源，3 ppm/°C漂移，MSOP封装；
U2—AD5062，16位、最大1 LSBINL、5 V/3 V电源、串行输入nanoDAC，SOT-23封装；
U3和U5—OP1177，精密运算放大器，15 V电源，MSOP封装；
U4和U6—带ESD保护的精密电阻网络；
U7—AD5259，256抽头非易失性数字电位计，MSOP封装。
运算放大器的反相输入端连接到基准电压源和电阻分压器网络U6产生的1.429 V电压。此输入的反相增益为(–R2/R1)，本例中为–7。因此，当DAC设为0代码0000h时，此电路的输出为：

当DAC设置为满量程代码FFFFh时，输出为：

一般而言，任意输入代码的输出电压可以按如下公式计算：

其中D代表精密16位DAC(如同本例)的十进制输入代码(0至65535)。VREF = 2.5 V，R1 = R，R2 = 7 R。利用一个带非易失性存储器的数字电位计来调整系统的零失调误差，这样即使断电也能保留失调值。可以选择U7、U6和R3来形成电阻网络，以便提供0 V所需的调整范围。可以轻松进行配置PLC模拟输出模块所需的其他输出范围，例如+5 V、5 V、+10 V或10.8 V (适用于超量程较为重要的情况)。
*16位AD5062保证单调性，最大DNL和INL误差为1 LSB。其单极性输出的最大失调误差为50 V，最大增益误差为0.02%。高速串行接口支持高达30MHz的时钟速率。 该器件采用SOT-23小型封装。



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