摘要：文中給出了一種產(chǎn)生高精度直流電壓的實現(xiàn)方法,介紹了基于AD760的D/A轉(zhuǎn)換電路和基于LF411運放的驅(qū)動電路。測試表明該電路輸出的電壓分辨率高,精度好,可作為高精度電壓源應(yīng)用于工控系統(tǒng)。

    隨著技術(shù)的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)中，對測試系統(tǒng)的精度要求越來越高。對于要求具有高精度直流電壓輸出的測試系統(tǒng)，D/A芯片及其外圍電路的選擇值得精心考慮。文中給出了一種基于AD760設(shè)計的高精度直流電壓輸出電路，并已成功應(yīng)用于工控測試系統(tǒng)中。

    1 系統(tǒng)設(shè)計

    圖1所示為設(shè)計的高精度直流電壓輸出電路的框圖，它由總線端、數(shù)字隔離、D/A轉(zhuǎn)換、電壓驅(qū)動電路組成，D/A采用18位芯片AD760,電壓驅(qū)動電路由運放LF411的跟隨電路來實現(xiàn)。

圖1 系統(tǒng)框圖

    2 硬件電路設(shè)計

    2.1 數(shù)字隔離

    為了防止總線端的數(shù)字信號對模擬輸出電壓產(chǎn)生影響，需要將兩邊的數(shù)字信號進行隔離，本板采用了ADI公司的ADUM1400和ADUM1201高速磁隔進行隔離。

    2.2 D/A轉(zhuǎn)換

    D/A轉(zhuǎn)換采用ADI公司的AD760芯片，如圖2所示是D/A轉(zhuǎn)換電路圖。AD760是一款16/18位可選、可進行自校準的DAC,內(nèi)置片內(nèi)基準電壓源、雙緩沖鎖存器和輸出放大器。它采用ADI公司BiMOSII工藝制造，可以在同一芯片上實現(xiàn)高精度雙極性線性電路與低功耗CMOS邏輯功能。只需發(fā)送脈沖使CAL引腳變?yōu)榈碗娖剑�便會啟動自校準功能。CALOK引腳會顯示何時順利完成校準。校準期間，可以利用輸出多路復(fù)用器（MUXOUT）將輸出發(fā)送至輸出范圍底部。數(shù)據(jù)可以采用標準二進制、串行數(shù)據(jù)或雙8位字節(jié)格式載入AD760.在串行模式下，可以使用16位或18位數(shù)據(jù)；串行模式輸入格式通過引腳選擇，可以是MSB優(yōu)先或LSB優(yōu)先。通過具有雙重功能的三個數(shù)字輸入引腳（引腳12、13和14）來實現(xiàn)。在字節(jié)模式下，用戶同樣可以定義優(yōu)先加載高字節(jié)還是低字節(jié)數(shù)據(jù)。雙緩沖鎖存結(jié)構(gòu)不僅可以消除數(shù)據(jù)偏斜誤差，還能夠在多DAC系統(tǒng)中同時更新各DAC.當CLR選通時，可以利用異步CLR功能將輸出清零至負滿量程或中量程，具體取決于引腳17的狀態(tài)。

圖2 D/A轉(zhuǎn)換電路

    AD760采用28引腳、600 mil cerdip封裝，AQ級的額定溫度范圍為-40~+85℃。

    由于AD760芯片內(nèi)部基準源的溫漂為25ppm/℃，對于溫度變化比較大的系統(tǒng)，此參數(shù)對輸出電壓精度影響較大，本板采用外部基準源AD587芯片，其溫漂為5ppm/℃。電路圖如圖3所示。

圖3 D/A外部基準電路

    2.2 電壓驅(qū)動

    AD760的輸出驅(qū)動能力只有5mA,帶載能力有限，因此必須加運放跟隨電路減小輸出電阻，如圖4所示。

圖4 電壓驅(qū)動電路

    3 印制板設(shè)計

    AD760的電源應(yīng)使用10μF和0.1μF電容進行旁路。這些電容應(yīng)盡可能靠近該器件，10μF電容為鉭電解電容，0.1μF電容為陶瓷電容。基準芯片AD587應(yīng)盡量接近AD760,加粗其輸出與AD760的REF引腳之間的連線，并在此連線上增加旁路電容，以減小AD760的輸出噪聲對D/A輸出精度的影響。

    4 測試結(jié)果

    本電路輸出±10V的雙極性電壓，通過設(shè)置固定的5個碼值：3FFFF,2FFFF,1FFFF,0FFFF,0,用Agilent34401高精度6位半萬用表測試，上電后經(jīng)過8個小時測試，其分辨率能達到17位，精度能達到16.7位。

    5 結(jié)束語

    基于AD760高精度直流電壓輸出電路設(shè)計，可提供分辨率為17位、精度為16.7位的高精度電壓，適用于工控系統(tǒng)要求高精度測量的領(lǐng)域。<