本應用筆記探討了如何從通用單電源單極性數模轉換器（DAC）產(chǎn)生高壓，高電流，高性能雙極性輸出。在這種情況下，模擬IC的行業(yè)趨勢趨向于單電源數模轉換器（DAC），本文說(shuō)明了外部運算放大器如何通過(guò)增加電壓基準來(lái)轉換單極性DAC以提供雙極性工作。和所需的電阻器。

走非常規路線(xiàn)

“上下樓梯”一詞來(lái)自同名電影，戲劇和書(shū)籍。這是一部以紐約市一所學(xué)校為基礎的喜劇。標題使人想起了一條規則，即懲罰學(xué)生走上預留下來(lái)的樓梯的懲罰。對于年輕人來(lái)說(shuō)，爬樓梯或下降的自動(dòng)扶梯總是一個(gè)很大的誘惑。有人可能會(huì )說(shuō)孩子在“跳出框框思考”或違反規矩，也許他是。顯然，他正在挑戰常規流程中的預期或強制流程。他還展示了如何通過(guò)非常規的路線(xiàn)大膽地實(shí)現目標。這里給我們的工程師們上了一課。

有時(shí)，當我們設計模擬電路時(shí)，設計“元素”只是不想放在一起。該解決方案似乎異常難以捉摸。例如，當我們需要單極性DAC的雙極性輸出時(shí)。當今行業(yè)的趨勢是朝著(zhù)更小，更低功耗和更高性能的設備發(fā)展，這在解決解決方案問(wèn)題時(shí)非常出色。但是，同樣的低壓?jiǎn)螛O性DAC無(wú)法直接在高性能，高壓，大電流或雙極性應用中運行。任何其他電路都不得降低DAC的性能。在這種情況下，是時(shí)候上自動(dòng)扶梯，嘗試一些不同的事情了。我們向您展示了如何通過(guò)添加高壓運算放大器來(lái)從單極性DAC產(chǎn)生雙極性輸出。

修改“理想的”單極性DAC

下面顯示了一個(gè)簡(jiǎn)單的雙極性輸出電路。它包含一個(gè)單極性DAC，一個(gè)精密基準電壓源和一個(gè)精密運算放大器。

典型的雙極性輸出工作電路。

該電路的輸出功能可以通過(guò)對理想運算放大器進(jìn)行兩個(gè)常見(jiàn)假設得出：

輸入運算放大器電流為0。

在穩定條件下，V +輸入等于V-輸入。

根據基爾霍夫（Kirchhoff）的當前定律，V節點(diǎn)的等式為：



實(shí)際上，我們已經(jīng)推導了一個(gè)差分放大器的方程，其中第一個(gè)元素是同相輸入，第二個(gè)元素是反相分量，每個(gè)都有其增益。



針對實(shí)際應用優(yōu)化“理想” DAC

如我們所見(jiàn)，轉換理想的單極性DAC很容易。但是，我們生活在沒(méi)有理想的現實(shí)世界中。圖1中的每個(gè)組件都有其自己的精度水平，這共同有助于DAC的最終輸出精度。必須對每個(gè)系統進(jìn)行特性分析和校準，以達到應用要求的精度。因此，即使您可能選擇高精度的16位DAC，也應特別注意選擇適當的電壓基準，放大器和反饋電阻。哪個(gè)成分是最不準確的因素？哪些參數對雙極性應用最關(guān)鍵？這些既不是簡(jiǎn)單的問(wèn)題，也不是瑣碎的問(wèn)題。經(jīng)驗不足的工程師可能會(huì )驚訝地發(fā)現，即使是簡(jiǎn)單的電阻器也可能對該設計修改非常關(guān)鍵。

使非常規實(shí)用—所需的雙極性DAC

單極性，16位，無(wú)緩沖DAC可以通過(guò)添加外部精密運算放大器來(lái)執行雙極性操作。這種配置的兩個(gè)例子是16位MAX542和MAX5442 DAC，它們使用集成的0.015％（最大）匹配縮放電阻RFB和RINV，以實(shí)現簡(jiǎn)單的雙極性輸出擺幅（圖2）。

這些16位DAC使用外部運算放大器來(lái)提供雙極性輸出。

這些DAC的使用消除了輸出緩沖器的重復，節省了PCB面積，并為我們的客戶(hù)提供了易于使用且具有成本效益的解決方案。