采用+12V至±5V电源的精密、16位双极性输出电压源

电路功能与优势

图1所示电路提供精密、16位、±2.5 V低漂移双极性电压输 出，采用+10 V至+15 V单电源供电。 AD5668 8通道denseDAC 的单极性电压输出由AD8638 自稳零型运算放大器放大并进行电平转换。AD8638的最大漂移贡献仅为0.06 ppm/°C。外 部基准电压源REF192确保最大漂移为5 ppm/°C（E级），并为AD8638电平增益和转换电路提供低阻抗伪地电压。

该电路针对采用单个+12 V供电轨的系统中经常出现的一个 问题提供了高效解决方案。合适的印刷电路板（PCB）布局 和接地技术可确保ADP2300 开关稳压器不会降低电路的整 体性能。

图1. 采用±5V电源的双极性输出DAC电路

电路描述

AD5668是一款通过SPI接口控制的16位、8通道、电压输出denseDAC。它包含一个片内基准电压源，最大漂移为10ppm/°C。上电时，片内基准电压源关闭，因而可以用外部基准电压源。内部基准电压源通过软件写入使能。图1所示的电路中采用了外部REF192，因为需要低输出阻抗来驱动AD8638运算放大器的2.5 V伪地基准电压。

AD5668的输出电压在TP1处为0V至2.5V，此信号驱动AD8638运算放大器的同相输入端。运算放大器的信号增益为1+R2/R1，因此R1=R2时等于2。通过以2.5V基准电压 驱动R1，向运算放大器输出中注入2.5V的负偏移。因此，TP2的双极性输出电压摆幅为−2.5V至+2.5V。

该电路采用单电源供电，标称电压为12V，可在10V至15V之间变动。经过调节的−5 V供电轨由ADP2300开关稳压器进行反相buck-boost配置连接而产生。该电路可使用 www.analog.com/ADIsimPower上提供的ADIsimPower 程序来设计。L1耦合电感用于为采用Zeta配置的电路产生未经调节的5V电源。该电路能够针对较小的输出电流产生高效 率。

图2和图3分别显示了在TP2（双极性输出）处测量的积分非线性（INL）和差分非线性（DNL）。

图2. 双极性输出（TP2）的INL性能

图3. 双极性输出（TP2）的DNL性能

图4和图5分别显示了在TP1（单极性DAC输出）处测量的INL和DNL。

图4. 单极性DAC输出（TP1）的INL性能

图5. 单极性DAC输出（TP1）的DNL性能

常见变化

AD5628和AD5648分别是AD5668的12位和14位版本。它们都有一个内部增益为2的片内基准电压源。AD5628-1/AD5648-1/AD5668-1内置一个1.25V、5 ppm/°C基准电压源，满量程输出范围可达到2.5V；AD5628-2/AD5648-2/AD5668-2和AD5668-3内置一个2.5 V、5 ppm/°C基准电压源，满量程输出范围可达到5V。上电时，片内基准电压源关闭，因而可以使用外部基准电压源。内部基准电压源通过软件写入使能。上述器件内置一个上电复位电路，确保DAC上电后输出0 V（AD5628-1/AD5648-1/AD5668-1、AD5628-2/AD5648-2/AD5668-2）或中间电平（AD5668-3）并保持该电平，直到执行一次有效的写操作为止。

AD8639是AD8638的双通道版本，可根据需要使用。图1中的电路使用单个AD8638来最大限度地减小八个通道之间的串扰。

可使用其他2.5V基准电压源，例如ADR4525，它拥有±0.02%的精度和最大2 ppm/°C的温度系数（B级）。