乘法DAC如何用于DAC以外的其他應(yīng)用？

大多數(shù) DAC 采用固定的正基準(zhǔn)電壓工作，輸出電壓或電流與基準(zhǔn)電壓和設(shè)定的數(shù)字碼的乘積成比例。而對于所謂的乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器（MDAC），情況并非如此，其基準(zhǔn)電壓可以變化，變化范圍通常是±10V。因此，通過基準(zhǔn)電壓和數(shù)字碼可以影響模擬輸出（在這兩種情況下都是動(dòng)態(tài)的）。

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借助相應(yīng)的接線，模塊可以輸出放大、衰減或反轉(zhuǎn)的信號(hào)（相對于基準(zhǔn)信號(hào)而言）。因此，其應(yīng)用領(lǐng)域包括波形發(fā)生器、可編程濾波器和 PGA（可編程增益放大器），以及其他必須調(diào)整失調(diào)或增益的很多應(yīng)用。

圖1顯示了一個(gè)帶下游放大器的 14 位 MDAC AD5453 ，放大器可根據(jù)DAC 的編程數(shù)字碼放大或削弱信號(hào)。

該電路的輸出電壓 (V_OUT) 計(jì)算如下：

除了增益和 DAC 的設(shè)定數(shù)字碼 D 之外，輸出電壓還受運(yùn)算放大器電源電壓的影響或限制。在所示情況下， ADA4637-1 放大器的電源電壓為±15 V 電壓，應(yīng)輸出 ±12V 的最大電壓，因此其控制范圍足夠大。增益由電阻 R2 和 R3 確定：

所有電阻（R1至R3）應(yīng)具有相同的電阻溫度系數(shù) (TCR)，但不一定要與DAC 內(nèi)部電阻的 TCR 相同。電阻 R1 用于根據(jù) R 2和 R3 及以下關(guān)系調(diào)整 DAC 內(nèi)部電阻 (RFB)：

選擇電阻時(shí)，必須確保運(yùn)算放大器在最大輸入電壓時(shí)仍處于工作范圍內(nèi)（ DAC 可以在 V_REF 下處理 ±10 V）。還應(yīng)注意，放大器的輸入偏置電流 (IBIAS) 會(huì)被電阻( R_FB?+ R2|| R3)放大，這對失調(diào)電壓有相當(dāng)大的影響。選擇具有超低輸入偏置電流和超低輸入失調(diào)電壓（依據(jù)數(shù)據(jù)手冊）的運(yùn)算放大器 ADA4637-1 正是基于這個(gè)原因。為了防止閉環(huán)控制系統(tǒng)不穩(wěn)定或所謂的響鈴振蕩，在 I_OUT 和 R_FB 之間插入 4.7 pF 電容；特別推薦將這一做法用于快速放大器。

如前所述，放大器的失調(diào)電壓會(huì)被閉環(huán)增益放大。當(dāng)設(shè)置增益的外部電阻發(fā)生改變，變化值對應(yīng)于數(shù)字步長時(shí)，此值會(huì)增加到期望值上，產(chǎn)生微分非線性誤差。如果它足夠大，可能會(huì)導(dǎo)致DAC行為非單調(diào)。為避免這種效應(yīng)，有必要選擇低失調(diào)電壓和低輸入偏置電流的放大器。

原則上，如果允許使用外部基準(zhǔn)電壓源，那么也可以使用標(biāo)準(zhǔn) DAC，不過標(biāo)準(zhǔn) DAC 與 MDAC 之間有一些重大區(qū)別。標(biāo)準(zhǔn) DAC 的基準(zhǔn)輸入只能處理幅度有限的單極性電壓。除幅度外，基準(zhǔn)輸入帶寬也非常有限。這在數(shù)據(jù)手冊中用乘法帶寬值表示。以 AD5664 16位 DAC 為例，該值為 340 kHz。乘法 DAC 的基準(zhǔn)輸入可以使用雙極性電壓，其也可以高于電源電壓。帶寬同樣高得多—— AD5453 的典型帶寬為 12 MHz。

乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器的使用不是那么廣泛，但其提供了許多可能性。除了高帶寬的自制 PGA 以外，移動(dòng)應(yīng)用也是非常合適的應(yīng)用，因?yàn)槠涔囊蟮陀?50 μW。

AD5453

• 乘法帶寬：12 MHz

• 積分非線性(INL)：±0.25 LSB（8位）

• 8引腳TSOT和MSOP封裝

• 電源電壓：2.5 V至5.5 V

• 引腳兼容的8/10/12/14位電流輸出DAC

• ±10 V基準(zhǔn)電壓輸入

• 50 MHz串行接口

• 更新速率：2.7 MSPS

• 擴(kuò)展的溫度范圍：–40°C至+125°C

• 四象限乘法

• 上電復(fù)位，具有掉電檢測功能

• 功耗：<0.4 μA（典型值）

• 保證單調(diào)性

• 通過汽車應(yīng)用認(rèn)證

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