针对精密16位数模转换应用的低功耗电平设置解决方案

正在为寻找一款具备真正意义上的16位电平设置性能的小封装、超低功耗的解决方案而烦恼吗？本文讨论的电路针对精密16位数模转换应用，使用电压输出DAC AD5542A/AD5541A、基准电压源ADR421BRZ以及用作基准电压缓冲器的20μA AD8657，提供一款低功耗、小尺寸的解决方案。

电路功能与优势

基准电压缓冲对于设计至关重要，因为DAC基准输入的输入阻抗与码高度相关，如果DAC基准电压源未经充分缓冲，将导致线性误差。开环增益高达120dB的AD8657已经过验证和测试，符合本电路应用关于建立时间、失调电压和低阻抗驱动能力的要求。

图1所示的器件组合实现了最小的PCB面积和最低的功耗。AD5542A采用3mm×3 mm、16引脚LFCSP或16引脚TSSOP封装。AD5541A采用3mm×3 mm、10引脚LFCSP或10引脚MSOP封装。


图1 精密DAC配置（简化的原理示意图：未显示去耦和所有连接）

这一器件组合可以提供业界领先的16位分辨率、±1 LSB积分非线性(INL)和±1 LSB微分非线性(DNL)，可以确保单调性，并且具有低功耗、小PCB和高性价比等特性。

电路描述

对于无误差的理想DAC，输出电压与基准电压相关，如下式所示：



其中D为载入DAC寄存器的十进制数据字，N为DAC的分辨率。

对于2.5 V基准电压且N = 16，上述公式可简化为下式：



这样，在中间电平时VOUT 为1.25 V，在满量程时VOUT为2.5 V；LSB大小为2.5 V/65,536 = 38.1μV；16位时，1 LSB也相当于满量程的0.0015%，或者15ppm FS；基准电压源ADR421（B级）的室温初始精度为0.04%，相当于16位时的约27 LSB。此初始误差可以通过系统校准消除。ADR421（B级）的温度系数典型值为1ppm/°C，最大值为3ppm/°C。

假设使用理想基准电压源（基准电压误差已通过系统校准消除），则AD5542A的最差情况单极性输出电压（包括误差）可通过下式计算：



其中：
..

查看全文