基于AD760的高精度直流电压输出电路设计

    摘要：文中给出了一种产生高精度直流电压的实现方法,介绍了基于AD760的D/A转换电路和基于LF411运放的驱动电路。测试表明该电路输出的电压分辨率高,精度好,可作为高精度电压源应用于工控系统。

    随着技术的发展，在工业生产过程监控系统中，对测试系统的精度要求越来越高。对于要求具有高精度直流电压输出的测试系统，D/A芯片及其外围电路的选择值得精心考虑。文中给出了一种基于AD760设计的高精度直流电压输出电路，并已成功应用于工控测试系统中。

    1 系统设计

    图1所示为设计的高精度直流电压输出电路的框图，它由总线端、数字隔离、D/A转换、电压驱动电路组成，D/A采用18位芯片AD760,电压驱动电路由运放LF411的跟随电路来实现。

图1 系统框图

    2 硬件电路设计

    2.1 数字隔离

    为了防止总线端的数字信号对模拟输出电压产生影响，需要将两边的数字信号进行隔离，本板采用了ADI公司的ADUM1400和ADUM1201高速磁隔进行隔离。

    2.2 D/A转换

    D/A转换采用ADI公司的AD760芯片，如图2所示是D/A转换电路图。AD760是一款16/18位可选、可进行自校准的DAC,内置片内基准电压源、双缓冲锁存器和输出放大器。它采用ADI公司BiMOSII工艺制造，可以在同一芯片上实现高精度双极性线性电路与低功耗CMOS逻辑功能。只需发送脉冲使CAL引脚变为低电平，便会启动自校准功能。CALOK引脚会显示何时顺利完成校准。校准期间，可以利用输出多路复用器（MUXOUT）将输出发送至输出范围底部。数据可以采用标准二进制、串行数据或双8位字节格式载入AD760.在串行模式下，可以使用16位或18位数据；串行模式输入格式通过引脚选择，可以是MSB优先或LSB优先。通过具有双重功能的三个数字输入引脚（引脚12、13和14）来实现。在字节模式下，用户同样可以定义优先加载高字节还是低字节数据。双缓冲锁存结构不仅可以消除数据偏斜误差，还能够在多DAC系统中同时更新各DAC.当CLR选通时，可以利用异步CLR功能将输出清零至负满量程或中量程，具体取决于引脚17的状态。

图2 D/A转换电路

    AD760采用28引脚、600 mil cerdip封装，AQ级的额定温度范围为-40~+85℃。

    由于AD760芯片内部基准源的温漂为25ppm/℃，对于温度变化比较大的系统，此参数对输出电压精度影响较大，本板采用外部基准源AD587芯片，其温漂为5ppm/℃。电路图如图3所示。

图3 D/A外部基准电路

    2.2 电压驱动

    AD760的输出驱动能力只有5mA,带载能力有限，因此必须加运放跟随电路减小输出电阻，如图4所示。

图4 电压驱动电路

    3 印制板设计

    AD760的电源应使用10μF和0.1μF电容进行旁路。这些电容应尽可能靠近该器件，10μF电容为钽电解电容，0.1μF电容为陶瓷电容。基准芯片AD587应尽量接近AD760,加粗其输出与AD760的REF引脚之间的连线，并在此连线上增加旁路电容，以减小AD760的输出噪声对D/A输出精度的影响。

    4 测试结果

    本电路输出±10V的双极性电压，通过设置固定的5个码值：3FFFF,2FFFF,1FFFF,0FFFF,0,用Agilent34401高精度6位半万用表测试，上电后经过8个小时测试，其分辨率能达到17位，精度能达到16.7位。

    5 结束语

    基于AD760高精度直流电压输出电路设计，可提供分辨率为17位、精度为16.7位的高精度电压，适用于工控系统要求高精度测量的领域。<