許多現代工業和儀器儀表系統可以接入多個不同直流電源,最常見的是15V用于模擬直流電源電路,3V或5V用于數字邏輯.其中大部分應用要求輸出以10V擺幅驅動外部大負載.本文討論為這些應用選擇數模轉換器(DAC)時遇到的各種權衡因素,并且提出了詳細的直流電源電路原理圖.
可編程邏輯控制器(PLC)、過程控制或電機控制等工業應用中的模擬輸出系統,需要0V至10V或10V以上的單極性或雙極性電壓擺幅.一種可能的解決方案是選擇能夠直接產生所需輸出電壓的雙極性輸出DAC.還有一種解決方案是使用低壓單直流電源(LVSS)DAC,將其輸出電壓放大至所需輸出電平.為了選擇最適合應用的方法,用戶必須了解輸出要求,并且知道每種方案的優勢或不足.
雙極性DAC的主要優勢:
簡單.直流電源電路板的設計得以簡化,因為所需的0 V至10 V或10 V以上輸出電平可直接通過硬件或軟件配置獲得.此外,其通常會集成故障保護模式,因而可簡化系統設計.
可制造性和可靠性得到提高,因為不需要放大器、開關和電阻等分立式器件.有時也會集成基準電壓源.
系統誤差和總非調整誤差(TUE)的測量.保證線性度、噪聲、失調和漂移特性;對DAC內的各種誤差源求和,很容易計算總系統誤差或TUE.TUE有時在數據手冊中有規定.
端點誤差.某些情況下,雙極性DAC包括校準特性,能夠隨時調整系統失調和增益誤差.
雙極性DAC的主要缺點:
靈活性有限.集成高壓放大器對應用而言可能不是最佳的.輸出放大器通常針對特定負載和噪聲要求進行優化.雖然數據手冊給出的范圍可能與系統中的實際負載匹配,但其他參數(如建立時間或功耗等)可能無法滿足系統要求.
成本和直流電源電路板面積.雙極性DAC通常是在較大的幾何工藝上設計,導致芯片和封裝尺寸較大且成本較高.
使用帶外部信號調理的低壓DAC是另一種產生工業應用所需高壓輸出擺幅和范圍的方法.同樣,它也有值得考慮的重要權衡因素.
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