工業(yè)用的16位D-A轉(zhuǎn)換器組成原理

電路的功能

16位D-A轉(zhuǎn)換器的分辨率為1/65535，即相當(dāng)于滿量程電壓的0.0015%，1LSB為-96DB的電平。所以它可作產(chǎn)生高精度波形或測量控流。10V滿量程的1LSB為152.6UV，接近噪聲電平，所以設(shè)計(jì)電路時(shí)應(yīng)考慮組裝問題。

電路工作原理

本電路采用了廉價(jià)16位DAC芯片PCM54HP，這種器件是為數(shù)字音頻設(shè)備研制的。數(shù)據(jù)輸入端接了兩個(gè)0個(gè)8位數(shù)據(jù)鎖存器，其作用是使16位數(shù)據(jù)同時(shí)輸入，以減少時(shí)間差引起的噪聲。如果D-A轉(zhuǎn)換輸出不要求高速響應(yīng)，也可以去掉鎖存器，而在轉(zhuǎn)換器輸出端加低通濾波器。

PCM54與普通電壓輸出型DAC基本相同，輸出為正負(fù)3伏的雙極電壓。在工業(yè)上應(yīng)用，要求輸出正負(fù)5V或正負(fù)10V，所以在輸出端加了放大倍數(shù)為3.3倍的放大器A1。最高有效位應(yīng)由外部控制。用R1、R2和可變電阻DR1調(diào)線性和單調(diào)遞增性能。

OP放大器A1可根據(jù)用途來選擇，若用于直流電壓發(fā)生電路，可選用置偏、漂移小的精密OP放大器。用于波形發(fā)生器或數(shù)字式音頻電路，應(yīng)選用交流特性好的器件。本電路沒加失調(diào)調(diào)節(jié)電路，可根據(jù)需要添加，電容C1和C2的截止頻率取1MHZ，如用于直流，應(yīng)降低截止頻率。

元件的選擇

最高有效位控制電路的可變電阻VR1串聯(lián)了R1、R2以后縮小了可變范圍。VR1為穩(wěn)定器件，應(yīng)選用多圈式，全部電阻均為金屬膜電阻。宜選用溫度系數(shù)小的產(chǎn)品。

調(diào)整

雖然調(diào)零或滿量程調(diào)整都很方便，但最高有效位調(diào)整比較困難。調(diào)準(zhǔn)VR1、用高精度數(shù)字萬用表測量，以1LSB為單位對16位逐位調(diào)整這樣很麻煩。如有大量的轉(zhuǎn)換器需要調(diào)整時(shí)，可把存有數(shù)字正弦數(shù)據(jù)的ROM接在本電路的輸入端，用地進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行選址掃描，這樣就可以產(chǎn)生正弦波，調(diào)整VR1，使失真儀上指示的失真最小。

組裝注意事項(xiàng)

16分位辨率的D-A或A-D轉(zhuǎn)換器，因1位的電壓非常微小，所以邏輯電源和模擬電源的接地應(yīng)明確分開，當(dāng)用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)高速產(chǎn)生變化的波形時(shí)，要進(jìn)行良好的接地，以免輸入數(shù)據(jù)的引線與OP放大器A1外圍引線或DAC的求和點(diǎn)耦合。