、超稳定、低噪声、精密、双极性、±10 V电压源,仅需搭配最少数量的精密外部元件。
AD5760电压输出DAC(B级)的积分非线性(INL)最大值为 ±0.5 LSB,差分非线性(DNL)最大值为±0.5 LSB。
完整系统具有低于0.1 LSB的峰峰值噪声和漂移,以100秒时间间隔进行测量。该电路适用于医疗仪器、测试和测量,以及需要精密低漂移电压源的工业控制应用中。
图1所示电路基于线位、无缓冲电压输出DACAD5760采用最高33 V双极性电源供电。AD5760的正基准电压输入范围为5 V至V DD − 2.5 V,负基准电压输入范围为VSS + 2.5 V 至0 V,相对精度最大值为±0.5 LSB,保证工作单调性,差分非线性(DNL)最大值为±0.5 LSB。AD5760输出噪声为8 nV/√Hz,还具有极高的长期线配置为带有放大器输入偏置电流补偿的单位增益模式,可产生对称的双极性输出电压范围。此工作模式采用外部输出运算放大器
精密运算放大器AD8675 具有低失调电压(最大值75 μV)和低噪声(典型值2.8 nV/√Hz,0.1 μV p-p,0.1 Hz至10 Hz)特性,是AD5760的最佳输出缓冲器。AD5760具有两个内部匹配的6.8 kΩ前馈和反馈电阻,它们既可以连接到运算放大器 AD8675以提供10 V失调电压,从而实现±10 V输出摆幅,也可以并行连接以提供偏置电流消除功能。本例显示±10 V双极性输出,电阻用于偏置电流消除功能。内部电阻连接通过设置AD5760控制寄存器中的相关位来控制(参见AD5760 数据手册)。
输出缓冲器同样采用AD8675,它具有低噪声和低漂移特性。此放大器与AD8676(AD8675的双通道版本)共同将低噪声ADR4550的+5 V基准电压分别放大至+10 V和-10 V。此增益电路中的R1、R2、R3和R4为精密金属薄片电阻,其容差和温度系数电阻分别为0.01%和0.6 ppm/°C。R6和C4构成低通滤波器,截止频率大约为10 Hz。该滤波器用于衰减基准电压源噪声。
利用Agilent 3458A万用表,在EVAL-AD5760评估板上演示图 1所示电路的精密性能。图2显示积分非线性与DAC代码具有函数关系,且位于± 0.5 LSB的规格范围内。
要实现高精度,电路输出端的峰峰值噪声必须维持在1 LSB 以下,对于16位分辨率和+10 V单极性电压范围为152 μV,而对于20 V峰峰值电压范围则为305 μV。
实际应用中不会在0.1 Hz处有高通截止频率来衰减1/f噪声,但会在其通带中包含低至直流的频率;因此,测得的峰峰值噪声对于+10 V单极性电压范围如图4所示,而对于±10 V 双极性电压范围则如图5所示。两种情况下,电路输出端的噪声是在100秒内测得的,测量充分涵盖低至0.01 Hz的频率。
100秒内测得的DAC输出电压噪声:满量程(蓝色)、中间电平(绿色)和零电平(红色)