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利用MDACs實現電流電壓轉換

發布時間:2010-9-18 17:13    發布者:techshare
關鍵詞: MDACs , 電流 , 電壓轉換
乘法D/A轉換器(MDACs)和其后置放大器搭建了數字到模擬世界的橋梁。MDACs產生與輸入數字編碼成比例的電流值(如圖1所示)。后置放大器轉換DAC輸出的電流信號為電壓值。利用DAC、放大器和電阻,簡單的電流-電壓轉換似乎很容易實現。然而,這個電路的穩定性存在問題。



這樣應用,MDAC的輸出模式包括可變電流源、電阻和電容(圖1a)。輸出電阻和電容值取決于DAC的輸入編碼。一般來說,設計MDAC到0刻度會導致輸出電阻接近無窮大。設計DAC到滿量程或任意值,輸出電阻應等于反饋電阻RF值。(參見生產廠商數據手冊)。根據內部門極結點通過MDAC輸出數據,DAC的輸出電容CD也隨輸入編碼而變化。在滿量程處,MDAC的輸出電容等于數據手冊中標準值。在零點,MDAC的輸出電容等于約等于滿量程值的一半。從穩定性考慮,使用滿量程時RD和CD的輸出值。

放大器反饋網絡是二階子網絡。為保證精度,大多數MDACs有一個片上反饋電阻。反饋電容CF是分開的。

最后,運算放大器有一系列規格指標,但對MDAC電路的穩定性沒有影響:單位增益帶寬fU,輸入差分電容CDIF和共模電容CCM。

在這個系統中,放大器輸入的總電容等于CIN=CD+CDIF+CCM。在圖1b和圖1c中,閉環零點等于f1=1/(2π(CIN+CF)(RD||RF))。閉環極點等于f2=1/(2πCFRF)。

如果開放與閉環增益曲線之間的閉合速度等于20dB/decade,就能確保系統穩定。為了達到這樣的效果,選擇一個單位增益帶寬小于f1或大于f2的放大器。

如果f1大于放大器帶寬,很容易設計出穩定電路:

另一方面,如果f2低于開放與閉環增益曲線的交叉點,則使用:

利用這些反饋電容的計算值作為測試電路的出發點。出現電路寄生效應,器件制造偏差等問題,可以嘗試改變反饋電容值。  

穩定MDAC的模擬信號是關鍵。然而,也要考慮放大器的噪聲、輸入偏置電流、偏置電壓、MDAC分辨率和毛刺能量等因素。
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