高精度数模转换实现的技巧

测得的失调误差和增益误差分别为10 μV和170 μV。±5 LSB的增益误差和±1 LSB的零码误差均在38 μV额定误差范围(2.5 V基准电压、环境温度)内。

图4显示该电路的0.1 Hz至10 Hz噪声图。DAC的输出VOUT与0.1 Hz至10 Hz带宽滤波器的输入端相连，滤波器之后接一个放大器，其增益为10,000。用一个示波器捕捉电压噪声，观察到非常低的峰峰值电压57 mV(相对于DAC输出为5.7 μV)。

图4：0.1 Hz至10 Hz输出噪声图;满量程码载入DAC(1/f噪声 = 57 mV/10,000 = 5.7 μV)

图5显示利用频谱分析仪得到的DAC输出，扫频范围为100 Hz至100 kHz。没有观察到明显的交调失真(IMD)项，表明将AD8628等自稳零放大器用作基准电压缓冲是极佳选择。

图5：DAC输出频谱密度图(dB折合到满量程)

在任何注重精度的电路中，精心考虑电源和电路板上的接地回路布局有助于达成目标。包含该电路的印刷电路板(PCB)应具有单独的模拟和数字部分。如果该电路所在系统中有其它器件要求AGND至DGND连接，则只能在一个点上进行连接。该接地点应尽可能靠近AD5542。AD5542的电源应使用10 μF和0.1 μF电容进行旁路。这些电容应尽可能靠近该器件，0.1 μF电容最好正对着该器件。10 μF电容为钽珠型电容。0.1 μF电容必须具有低有效串联电阻(ESR)和低有效串联电感(ESL)，普通陶瓷型电容通常具有这些特性。针对内部逻辑开关引起的瞬态电流所导致的高频，该0.1 μF电容可提供低阻抗接地路径。电源走线应尽可能宽，以提供低阻抗路径，并减小电源线路上的突波效应。时钟和其它快速开关数字信号应通过数字地屏蔽起来，使之不受电路板的其它器件影响。

本电路必须构建在具有较大面积接地层的多层电路板上。为实现最佳性能，必须采用适当的布局、接地和去耦技术(请参考教程MT-031——“实现数据转换器的接地并解开AGND和DGND的迷团”，以及 教程MT-101——“去耦技术”)。

常见变化

AD8538是另一款适合在该电路中缓冲基准电压的优秀自稳零运算放大器，它具有低失调电压和超低偏置电流特性。2.5 V输出ADR421可以用ADR423 或 ADR434代替，二者均为低噪声基准电压源，与ADR421同属一个基准电压源系列，分别提供3 V和4.096 V输出。超低噪声基准电压源 ADR441 和ADR431也是合适的替代器件，提供2.5 V输出。请注意，基准输入电压的大小受所选运算放大器的轨到轨输出电压能力限制。

本电路没有使用输出缓冲，因为根据系统带宽和应用需要，输出缓冲性能可以针对速度或直流精度进行优化。AD5661将是出色的输出缓冲选择。这是一款单电源、5 V至16 V放大器，采用ADI公司的DigiTrim?专利技术实现低失调电压，可提供低输入偏置电流和宽信号带宽。AD8605 或 AD8655 也是不错的选择。

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