Журнал РАДИОЛОЦМАН, сентябрь 2016
Analog Devices
Circuit Note CN-0038
Назначение и особенности схемы
Эта схема, основанная на умножающем ЦАП и операционном усилителе (ОУ), выполняет функцию цифрового управления усилением. Максимальное усиление схемы и температурный коэффициент задаются внешними резисторами, а дискретность установки усиления определяется разрядностью ЦАП.
 |
||
| Рисунок 1. | Схема с программируемым коэффициентом усиления, в которой используется ЦАП с токовым выходом. (Упрощенное изображение). |
|
Описание схемы
Рекомендуемый вариант схемы изображен на Рисунке 1. Резисторы R1, R2 и R3 должны иметь одинаковые температурные коэффициенты сопротивления (ТКС), но согласования с температурным коэффициентом ЦАП для них не требуется. Такая схема используется в тех случаях, когда коэффициент усиления должен быть больше единицы. Выходное напряжение схемы равно
где
D – число, загруженное в ЦАП;
N – разрядность ЦАП: D = 0 … 255 (AD5426, 8 бит), D = 0 … 1023 (AD5432, 10 бит), D = 0 … 4095 (AD5443, 12 бит).
Основным преимуществом этой схемы является возможность компенсации температурных ошибок использованием резисторов с согласованными значениями ТКС. ТКС внешних резисторов должны быть одинаковыми, однако их совпадения с температурным коэффициентом R-2R матрицы ЦАП не требуется. Резистор R1 необходим для того, чтобы его сопротивление в сумме с входным сопротивлением ЦАП совпадало с общим сопротивлением обратной связи, равным RFB плюс R2||R3. Входное сопротивление ЦАП равно RFB, поэтому
R1 + RFB = RFB + R2||R3,
R1 = R2||R3.
Сопротивления резисторов R1 и R2 должны выбираться так, чтобы выходное напряжение не выходило за пределы, допустимые для используемого ОУ при выбранном напряжении питания. Кроме того, обратите внимание, что входной ток ОУ, умножаясь на общее сопротивление обратной связи (RFB + R2||R3), создает соответствующее напряжение смещения. По этой причине сопротивления резисторов R1 и R2 не могут быть слишком большими, чтобы не оказывать существенного влияния на общее напряжение смещения выхода.
Из-за зависимости выходного сопротивления ЦАП от записанного в него кода входное напряжение смещения ОУ умножается на переменный коэффициент усиления схемы. В результате изменение шумового усиления между двумя соседними цифровыми значениями генерирует ступеньку выходного напряжения, пропорциональную входному напряжению смещения усилителя. Это изменение выходного напряжения накладывается на нужное изменение напряжения между двумя кодами и приводит к возникновению ошибки дифференциальной линейности, что при достаточно большом ее уровне может привести к немонотонности ЦАП. Все эти проблемы можно решить с помощью микросхемы AD8065, сочетающей в себе низкое напряжения смещения и малые входные токи.
Варианты реализации
Еще одним отличным кандидатом на использование в схемах преобразования тока в напряжение может быть операционный усилитель OP1177. Он также отличается низким напряжением смещения и ультра низкими входными токами. При выборе источника опорного напряжения помните, что его входное напряжение ограничено напряжением шин питания выбранного операционного усилителя, а также усилением, установленным резисторами R2 и R3.
Купить AD5426 на РадиоЛоцман.Цены
