基于高分辨率乘法DAC的交流信號處理

提高增益
對于輸出電壓必須大于VIN的應用，可通過在DAC級后面增加外部放大器來提高增益；或者只需通過衰減反饋電壓在單級中實現(xiàn)，如圖 3 所示。所示近似值對R2||R3RFB。R2 和 R3 應具有相似的溫度系數(shù)，但如果R2||R3 與RFB相比較小，則其無需與DAC的溫度系數(shù)相匹配。

圖 3. 提高乘法 DAC 的增益

正輸出
要產(chǎn)生正電壓輸出，可以使用一個外部反相運算放大器電路來另外反轉(zhuǎn)輸入或輸出。 一些乘法DAC內(nèi)置非專用匹配電阻（具有跟蹤溫度系數(shù)），因此只需額外連接一個運算放大器（圖 4 中的 A2）即可獲得正輸出，這個額外的運算放大器可以是一個雙通道器件內(nèi)的配套運算放大器。

如果要求差分輸出，則需要兩個額外的運算放大器。Circuits from the Lab® CN-0143 查看完整的詳細信息。

圖 4. 乘法DAC, VOUT = 0 to VREF。AD5415、AD5405、AD5546/AD5556、AD5547/AD5557 內(nèi)置此處所示的非專用電阻

圖 5. 單端-差分

穩(wěn)定性問題
圖 2 和圖 3 中顯示的一個重要元件是補償電容（C1）。電阻梯的輸出電容加上放大器的輸入電容及任何雜散電容，會在開環(huán)響應中產(chǎn)生極點——這會在環(huán)路閉合時引起振鈴或不穩(wěn)定。為了補償這一點，通常與DAC的內(nèi)部RFB并聯(lián)連接一個外部反饋電容C1。如果C1值過小，會在輸出端產(chǎn)生過沖或振鈴，而值過大則會過分降低系統(tǒng)帶寬。DAC的內(nèi)部輸出電容隨碼而變化，因此C1很難確定精確值。根據(jù)以下等式可計算出其最佳近似值：

其中GBW是運算放大器的最小信號單位增益帶寬乘積，CO是 DAC的輸出電容。

信號調(diào)理的關(guān)鍵 M-DAC規(guī)格
乘法帶寬：增益為–3 dB時的基準電壓輸入頻率。對于給定器件，它與幅度和選擇的補償電容呈函數(shù)關(guān)系。圖 6 所示為可以使最高12 MHz的信號相乘的電流輸出DAC AD5544、AD5554或AD545x的乘法帶寬坐標圖。配套的低功耗運算放大器 AD8038具備350 MHz帶寬， 可確保該運算放大器在此范圍內(nèi)不會引起明顯的動態(tài)誤差。

圖 6. 乘法帶寬

模擬總諧波失真（THD）：乘法波形信號中諧波成分的數(shù)學表達。它近似等于DAC輸出的前四個諧波（V2, V3, V4,和V5）之均方根和與基波值V1（如圖7所示）的對數(shù)比，計算公式如下：