如何使用乘法数模转换器

Thomas Tzscheetzsch

大多数数模转换器（DAC）采用固定的正基准电压和输出电压或与基准电压和设定数字代码的乘积成比例的电流工作。对于所谓的乘法数模转换器（MDAC），情况并非如此。这里，基准电压可能会发生变化，通常在±10 V范围内。然后，模拟输出可以通过基准电压和数字代码受到动态影响。

应用

通过相应的接线，模块可以输出相对于基准放大、阻尼或反相的信号。这产生了波形发生器、可编程滤波器和PGA（可编程增益放大器）领域的应用，以及许多其他必须调整失调或增益的应用。

图1.具有可变增益 （PGA） 的电路。

图1所示为AD5453 14位MDAC，带有下游放大器，可根据DAC的编程代码放大或减弱信号。

电路计算

输出电压（V外） 的电路计算如下：

输出电压受运算放大器电源电压的影响或限制，但增益和DAC的设定代码D除外。在本例中，ADA4637-1放大器采用±15 V电源供电，最大电压应为±12 V，以使其具有足够大的控制范围。增益通过电阻R确定2和 R3:

所有电阻器 （R1到 R3）应具有相同的电阻温度系数（TCR），但不必与DAC内部电阻的TCR相同。电阻R1用于根据以下关系将DAC中的内部电阻（RFB）调整为电阻R2和R3：

选择电阻时，运算放大器在最大输入电压下仍处于其工作范围内（DAC在V时可处理±10 V电压）裁判).还应该注意的是，放大器的输入偏置电流（I偏见） 乘以电阻 （RFB+ R2 ‖·3），并且这对失调电压有相当大的影响。因此，根据所选数据手册，ADA4637-1运算放大器具有非常低的输入偏置电流和非常低的输入失调电压。为了防止闭环控制系统的不稳定性或所谓的振铃，在I之间插入了4.7 pF电容。外和 RFB;这尤其推荐用于快速放大器。

如前所述，放大器的失调电压乘以闭环增益。当增益由外部电阻设置时，变化幅度为与数字阶跃相对应的值，该值与所需值相加，从而产生差分非线性误差。如果它足够大，则可能导致DAC的非单调行为。为了避免这种影响，必须选择具有低失调电压和低输入偏置电流的放大器。

与其他电路相比的优势

原则上，如果允许外部基准，也可以使用标准DAC，但它们与MDAC之间存在一些主要差异。标准DAC只能在基准输入端处理幅度有限的单极性电压。除幅度外，基准输入带宽非常有限。这在数据手册上由乘以带宽值表示。例如，对于AD5664 16位DAC，该值为340 kHz。乘以DAC可以在基准输入端使用双极性电压，该电压也可以高于电源电压。带宽也高得多，AD12的典型带宽为5453 MHz。

结论

乘法数模转换器并不普遍，但它们提供了多种可能性。除了具有高带宽的自建PGA外，移动应用也因其低于50μW的低功耗要求而非常适合应用。

审核编辑：郭婷