电路笔记 CN-0183 连接/参考器件 16位电压输出denseDAC， 内置5 ppm/°C片内基准 电压源和SPI接口 16 V自稳零型轨到轨输出运算放大器 AD5668 Circuits from the Lab™ reference circuits are engineered and tested for quick and easy system integration to help solve today’s analog, mixed-signal, and RF design challenges. For more information and/or support, visit www.analog.com/CN0183. AD8638 ADP2300 1.2 A、20 V、700 kHz异步降压 开关稳压器 REF192 精密、微功耗、2.5 V低压差 基准电压源 采用+12 V至±5 V电源的精密、16位双极性输出电压源 评估和设计支持 行电平转换。AD8638的最大漂移贡献仅为0.06 ppm/°C。外 电路评估板 部基准电压源REF192确保最大漂移为5 ppm/°C(E级)，并为 CN-0183电路评估板(EVAL-CN0183-SDZ) AD8638电平增益和转换电路提供低阻抗伪地电压。 系统演示平台(EVAL-SDP-CB1Z) 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 设计和集成文件 问题提供了高效解决方案。合适的印刷电路板(PCB)布局 原理图、布局文件、物料清单 和接地技术可确保ADP2300开关稳压器不会降低电路的整 电路功能与优势 体性能。 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 +5V VIN = +12V REF192 +5V L1 100nF + 1µF + + ADP2300 BST VS +5V FB EN 0.1µF 1µF 10µF 10µF VIN +2.5V R1 10kΩ 1.5kΩ SW GND 10µF OUTPUT GND +5V 0.1µF 52.3kΩ 10kΩ + VDD + 4.7µF 10kΩ R2 10kΩ 10µF SYNC 1.5kΩ SCLK DIN VREFIN/VREFOUT TP1 DAC_OUT AD8638 DAC A VOUTA TP2 BIPOLAR_OUT −2.5V TO +2.5V 0V TO +2.5V –5V AD5668 –5V LDAC CLR DAC H GND VOUTH 09471-001 L1: COILCRAFT, LPD4012-472MLB, COUPLED INDUCTOR, 4.7µH 图1. 采用±5 V电源的双极性输出DAC电路 Rev. A Circuits from the Lab™ circuits from Analog Devices have been designed and built by Analog Devices engineers. Standard engineering practices have been employed in the design and construction of each circuit, and their function and performance have been tested and verified in a lab environment at room temperature. However, you are solely responsible for testing the circuit and determining its suitability and applicability for your use and application. Accordingly, in no event shall Analog Devices be liable for direct, indirect, special, incidental, consequential or punitive damages due to any cause whatsoever connected to the use of any Circuits from the Lab circuits. (Continued on last page) One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. Tel: 781.329.4700 www.analog.com Fax: 781.461.3113 ©2012–2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved. CN-0183 电路描述 0.6 AD5668是一款通过SPI接口控制的16位、8通道、电压输出 0.4 denseDAC。它包含一个片内基准电压源，最大漂移为10 0.2 基准电压。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。 DNL (LSB) ppm/°C。上电时，片内基准电压源关闭，因而可以用外部 0 –0.2 –0.4 AD5668的输出电压在TP1处为0 V至2.5 V，此信号驱动 为1 + R2/R1，因此R1 = R2时等于2。通过以2.5 V基准电压 –0.8 驱动R1，向运算放大器输出中注入2.5 V的负偏移。因此， 0 20000 30000 40000 DAC CODE 50000 60000 图3. 双极性输出(TP2)的DNL性能 TP2的双极性输出电压摆幅为−2.5 V至+2.5 V。 8 该电路采用单电源供电，标称电压为12 V，可在10 V至15 V 6 之间变动。经过调节的−5 V供电轨由反相降压-升压配置 中 连 接 的 ADP2300开 关 稳 压 器 产 生 。 该 电 路 可 使 用 来设计。L1耦合电感用于为采用Zeta配置的电路产生未经 V电源。该电路能够针对较小的输出电流产生高 4 INL (LSB) www.analog.com/ADIsimPower上提供的ADIsimPower程序 调节的5 10000 09471-003 –0.6 AD8638运算放大器的同相输入端。运算放大器的信号增益 效率。 2 0 –2 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 –4 –6 图4和图5分别显示了在TP1(单极性DAC输出)处测量的INL 0 和DNL。 20000 30000 40000 DAC CODE 50000 60000 图4. 单极性DAC输出(TP1)的INL性能 6 0.8 5 0.6 4 0.4 3 0.2 DNL (LSB) 2 1 0 –1 0 –0.2 –0.4 –2 –0.6 –3 –5 0 10000 20000 30000 40000 DAC CODE 50000 60000 –1.0 0 10000 20000 30000 40000 DAC CODE 50000 图5. 单极性DAC输出(TP1)的DNL性能 图2. 双极性输出(TP2)的INL性能 Rev. A | Page 2 of 5 60000 09471-005 –0.8 –4 09471-002 INL (LSB) 10000 09471-004 性(INL)和差分非线性(DNL)。 CN-0183 常见变化 开始使用 AD5628和AD5648分别是AD5668的12位和14位版本。它们都 将CN-0183评估软件光盘放进PC的光盘驱动器，加载评估 有一个内部增益为2的片内基准电压源。AD5628-1/AD5648-1/ 软件。打开“我的电脑”，找到包含评估软件光盘的驱动 AD5668-1内置一个1.25 V、5 ppm/°C基准电压源，满量程输 器，打开Readme文件。按照Readme文件中的说明安装和 出范围可达到2.5 V；AD5628-2/AD5648-2/AD5668-2和AD5668-3 使用评估软件。图6显示了评估软件主窗口。 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5 V。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。 09471-006 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。 图6. 评估软件主窗口 可使用其他2.5 V基准电压源，例如ADR4525，它拥有±0.02% 测试设置功能框图 的精度和最大2 ppm/°C的温度系数(B级)。 图7为测试设置的功能框图。此设置允许通过示波器观察 DAC输出(TP1)和双极性输出(TP2)。 电路评估与测试 设备要求(可以用同等设备代替) 线性度测量要求使用可由PC通过USB端口读取的精密数字 需要以下设备： 电压表(DVM)。 • 系统演示平台(EVAL-SDP-CB1Z) • CN-0183电路评估板(EVAL-CN0183-SDZ) • CN-0183评估软件 • Tektronix TDS2024，4通道示波器 • HP E3630A 0 V至6 V/2.55 A、± 20 V/0.5 A三路输出直流 电源 • PC(Windows 32位或64位) POWER SUPPLY +5V GND –5V +12V OSCILLOSCOPE GND PC USB AVDD AGND J5-2 –5V +12V AGND J5-3 J4-1 USB J4-2 DAC_OUT/TP1 BIPOLAR_OUT/TP2 EVAL-CN0183-SDZ SDP CON A OR CON B 09471-007 J1 120-PIN SDP J5-1 图7. 测试设置功能框图 Rev. A | Page 3 of 5 CN-0183 设置 设置测试设备后，将示波器探头连接到TP1和TP2测试点。 将EVAL-CN0183-SDZ上的120引脚连接器连接到EVAL- TP3、TP4和TP5测试点分别连接到基准电压、经过调节的 SDP-CB1Z上的CON A或CON B连接器。使用尼龙五金配 +5 V和经过调节的−5 V。检查这些测试点电压是否正确(使 件，通过120引脚连接器两端的孔牢牢固定这两片板。将 用TP6接地)。 直流输出电源成功设置为+5 V、−5 V和+12 V输出后，关闭 利用CD中提供的软件，用户能够通过向DAC中加载一个 电源。 代码和选择基准电压源来设置VOUTA值。如果用户保留默 在断电情况下，将−5 V电源连接到J5-3上的−5 V引脚，将 认设置，将需要提供+5 V和−5 V电压，不需要+12 V。默认 +5 V电源连接到J5-1上的AVDD引脚，将GND连接到J5-2和 设置使用外部REF192基准电压源，从而提供2.5 V (TP1)的满 J4-2上的AGND引脚，将+12 V电源连接到J4-1上的+12 V引 量程DAC输出，双极性输出(TP2)中则为−2.5 V至+2.5 V。加 脚。或者，将链路2和链路3放在位置B，以便使用ADP2300 载0x0000可将DAC输出和双极性输出分别设置为0 V和−2.5 V。 为电路提供+5 V至−5 V的电压。注意，这种情况下不需要 加载0x8000可将DAC输出和双极性输出分别设置为1.25 V和 AVDD和−5 V。 0 V。加载0xFFFF可将DAC输出和双极性输出均设置为2.5 V。 接通电源，然后将SDP板附带的USB电缆连接到PC上的 USB端口。接通EVAL-CN0183-SDZ的直流电源之前，请勿 将该USB电缆连接到SDP板上的微型USB连接器。 表1.EVAL-CN0183-SDZ的跳线设置(默认设置以粗体字显示) 跳线 LK1 说明 将AD5668基准电压源引脚 短接至REF192输出 LK2 AVDD电源 LK5 −5V电压源 设置 插入 断开 位置A 位置B 功能 它将AD5668基准电压源引脚短接至REF192输出， 允许使用外部DAC基准电压源。 只能使用AD5668的内部基准电压源。 该电路采用施加于J5-1 AVDD引脚上的外部5 V电源供电。 数字电源由ADP2300调节器输出的5V电压提供。 位置A 位置B 模拟电路由施加于J5-3 −5V引脚上的外部电源供电。 数字电源由ADP2300调节器反相输出的−5V电压提供。 Rev. A | Page 4 of 5 CN-0183 了解详情 数据手册和评估板 CN-0183 Design Support Package: http://www.analog.com/CN0183-DesignSupport CN-0183 Circuit Evaluation Board (EVAL-CN0183-SDZ) Ardizzoni, John. A Practical Guide to High-Speed PrintedCircuit-Board Layout, Analog Dialogue 39-09, September 2005. MT-031 Tutorial, Grounding Data Converters and Solving the Mystery of “AGND” and “DGND”, Analog Devices. System Demonstration Platform (EVAL-SDP-CB1Z) AD5668 Data Sheet and Evaluation Board AD8638 Data Sheet and Evaluation Board ADP2300 Data Sheet and Evaluation Board REF192 Data Sheet and Evaluation Board MT-101 Tutorial, Decoupling Techniques, Analog Devices. 修订历史 ADIsimPower Design Tool 2013年6月—修订版0至修订版A 更改图1 ...............................................................................................1 2012年6月-版本0：初始版 (Continued from first page) Circuits from the Lab circuits are intended only for use with Analog Devices products and are the intellectual property of Analog Devices or its licensors. While you may use the Circuits from the Lab circuits in the design of your product, no other license is granted by implication or otherwise under any patents or other intellectual property by application or use of the Circuits from the Lab circuits. Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, Circuits from the Lab circuits are supplied "as is" and without warranties of any kind, express, implied, or statutory including, but not limited to, any implied warranty of merchantability, noninfringement or fitness for a particular purpose and no responsibility is assumed by Analog Devices for their use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from their use. Analog Devices reserves the right to change any Circuits from the Lab circuits at any time without notice but is under no obligation to do so. ©2012–2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. CN09471sc-0-6/13(A) Rev. A | Page 5 of 5