AD7545是CMOS 12位缓冲乘法数模转换器

元器件信息   2022-11-22 09:22   516   0  

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特征

12位分辨率;低增益TC:2ppm/ C型;快速TTL兼容的数据锁存器;单电源+5 V至+15 V;小20引线0.3“倾角和20端子表面安装;包装;无锁(不需要肖特基保护二极管);低成本;电池驱动设备的理想选择。

一般说明

AD7545是单片12位CMOS乘法DAC带车载数据锁存器。它由一个12位宽的与大多数12位和16位总线系统直接连接。数据在CS控制下加载到输入锁存器中和WR输入;将这些控制输入设为低输入锁存透明,允许直接无缓冲操作数模转换器。

AD7545特别适合单电源运行以及温度变化大的应用。

AD7545可用于+5 V至+15 V。在输入端采用CMOS逻辑电平时,对于VDD=+5 V,器件的功耗小于0.5 mW。

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术语

相对精度

调整零点和满标度后,D/A转换器传递函数与理想传递函数的差异量。这是终点线性测量。

微分非线性

任意两个相邻码间的测量变化与理想变化之差。如果一个器件的微分非线性小于1lsb,它将是单调的,也就是说,当应用于D/a转换器的数字代码增加时,输出总是增加的。

传播延迟

这是对电路内部延迟的测量,从数字输入改变到输出1的模拟输出达到其最终值的90%时测量。

数模故障脉冲

这是一种测量当输入改变时从数字输入注入到模拟输出的电荷量的方法国家。通常在nV secs中指定为故障区域用VREF=AGND和ADLH0032CG作为输出运放,C1(相位补偿)=33pf进行测量。

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注1:模拟设备保留装运陶瓷(D-20)代替cerdip封装(Q-20)的权利。2订购MIL-STD-883,B级工艺零件,在零件号上加上/883B。联系当地销售处获取军事数据表。美国标准军用图纸(SMD)见DESC图纸5962-87702。3 E=无铅陶瓷芯片载体;N=塑料浸渍;P=塑料铅芯片载体;Q=陶瓷浸渍。

电路信息-D/A转换器部分

图1显示了AD7545的D/a转换器部分的简化电路,图2给出了近似等效电路。注意,梯形端接电阻器与AGND相连。R通常为11 kΩ。

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通过N通道开关在OUT1总线和AGND之间切换二进制加权电流,从而保持每个梯形管中的恒定电流,与开关状态无关。

OUT1总线上的电容与代码相关,从70 pF(所有开关到AGND)到200 pF(所有开关到OUT1)不等。

其中一个电流开关如图2所示。VREF(图1)处的输入电阻始终等于RLDR(RLDR是R/2R梯形图特性电阻,等于“R”值)。由于VREF引脚处的RIN是恒定的,因此基准端子可以由正或负极性的基准电压或基准电流(ac或dc)驱动。(如果使用电流源,建议使用低温系数外部RFB来定义比例因数。)

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电路信息-数字部分

图3显示了一位的数字结构。

数字信号的控制和控制是由CS和WR产生的。

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输入缓冲器是简单的CMOS逆变器,其设计使得当AD7545在VDD=5v的情况下工作时,缓冲器将TTL输入电平(2.4v和0.8v)转换成CMOS逻辑电平。当车辆识别号在2.0伏至3.5伏范围内时,输入缓冲器在其线性范围内工作并从电源中吸取电流。为了最小化电源电流,建议数字输入电压尽可能接近电源轨(VDD和DGND)。

AD7545可在5≤VDD≤15伏范围内的任何电源电压下运行。VDD=+15V时,输入逻辑电平仅与CMOS兼容,即1.5V和13.5V。

基本应用

图4和5显示了使用AD7545的简单单极和双极电路。电阻器R1用于满标度微调。“G”型(AD7545GLN、AD7545GCQ、AD7545GUD)在+25°C时保证最大增益误差为±1 LSB(VDD=+5 V),在许多应用中,应该可以完全免除增益微调电阻器。电容器C1提供相位补偿,在使用高速运算放大器时有助于防止过冲和振铃。注意,图4、5和6中的所有电路在VREF端子处都有恒定的输入阻抗。

图1中的电路可以用作固定参考D/a转换器,以便提供0到-VIN范围内的模拟输出电压(注意运算放大器引入的反转),或者VIN可以是交流信号,在这种情况下,电路表现为衰减器(2象限乘法器)。车辆识别号可以是-20≤车辆识别号+20伏范围内的任何电压(前提是运放可以处理此类电压),因为车辆识别号允许超过车辆识别号。表II显示了图4电路的代码关系。

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图6显示了实现双极输出的替代方法。与图5中电路的每个象限11位分辨率相比,该电路使用符号加幅度码工作,并且在每个象限中提供12位分辨率。AD7592是一个带数据锁存器的完全保护CMOS转换开关。R4和R5应匹配到0.01%,以保持D/A转换器的精度。R4和R5之间的不匹配引入了增益误差。

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图6显示了实现双极输出的替代方法。该电路以符号加幅度码工作,并具有对于图5的电路,在每个象限中提供12位分辨率的优点与每个象限11位分辨率相比。AD7592是一个完全保护的CMOS转换带数据锁存器的开关。R4和R5应该相互匹配0.01%以保持D/A转换器的精度。不匹配在R4和R5之间引入增益误差。

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应用程序提示

输出偏移:(CMOS D/A转换器表现出与码相关的输出电阻,进而导致与码相关的放大器噪声增益。效应是放大器输出端的一个与码相关的微分非线性项,它取决于VOS,其中VOS是放大器输入偏置电压。为保持单调运行,建议在运行温度范围内,VOS不大于25×10-6(VREF)。合适的运算放大器是AD517L和AD544L。AD517L最适合带宽要求较低的固定参考应用:它具有极低的偏移(50微伏),在大多数应用中不需要偏移微调。AD544L具有更宽的带宽和更高的转换速率,建议用于乘法和其他需要快速调整的应用。在某些电路中,可能需要AD544L上的偏置微调。

一般地面管理:AGND和DGND之间的交流或瞬态电压会导致噪声注入模拟输出。确保AGND和DGND处的电压相等的最简单方法是在AD7545处将AGND和DGND连接在一起。在AGND和DGND intertie位于背板上的更复杂系统中,建议在AD7545 AGND和DGND管脚(IN914或等效管脚)之间逆并联连接两个二极管。

数字故障:当WR和CS都很低时,锁存器是透明的,D/A转换器输入跟随数据输入。在某些总线系统中,数据总线上的数据在WR较低的整个周期内并不总是有效的,因此,在写入周期内,D/a转换器输入端可能会短暂出现无效数据。这些无效数据可能会导致D/A转换器输出出现不必要的故障。解决这个问题的方法是,如果发生了,重新设置写入脉冲WR的时间,使其仅在数据有效时发生。

数字故障的另一个原因是从数字线路到OUT1和AGND终端的电容耦合。应通过在AD7545的引脚2和3之间以及引脚18和19之间的接地磁道,将AD7545的模拟引脚(引脚1、2、19、20)与数字引脚屏蔽,从而将这种情况降到最低。注意模拟管脚如何在封装的一端,并通过VDD和DGND与数字管脚分离,以帮助在板级进行屏蔽。片内电容耦合也会引起AD7545的数字到模拟部分的串扰,特别是在高电流和快速上升和下降时间的电路中。通过使用VDD=+5伏。但是,应特别注意确保用于为AD7545供电的+5 V没有数字感应噪声。

温度系数:AD7545的增益温度系数的最大值为5ppm/℃,典型值为2ppm/℃。这对应于100℃温度范围内分别为2lsb和0.8lsb的最坏情况增益位移。当使用微调电阻器Rl和R2来调整满标度范围时,还应考虑R1和R2的温度系数。读者可参考模拟设备应用说明“CMOS乘法DAC的增益误差和增益温度系数”,出版物编号E630–10–6/81。

单电源操作

AD7545(图1)的梯形端接电阻器连接到AGND。这种配置特别适合单电源操作,因为OUT1和AGND在DGND和VDD之间的任何电压下都可能有偏压。OUT1和AGND的电压不应超过DGND的0.3伏,否则内部二极管将打开,可能会有大电流流过,从而损坏设备。(然而,AD7545受到保护,不受许多CMOS器件中普遍存在的可控硅锁存现象的影响。)

图7显示了以电压切换模式连接的AD7545。OUT1连接到参考电压,AGND连接到DGND。D/A转换器的输出电压在VREF引脚处可用,并且具有等于R的恒定输出阻抗。此电路中不使用RFB。

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参考电压源的负载依赖于代码,电路的响应时间通常由参考电压随负载条件变化的行为决定。

为了保持线性,对于15伏的VDD,OUT1和AGND的电压应保持在彼此2.5伏的范围内。如果VDD从15v降低,或者OUT1和AGND之间的差分电压增加到2.5v以上,DAC的差分非线性将增大,DAC的线性度将降低。图8和9显示了典型曲线,说明了基准电压和VDD的不同值的这种影响。如果要求输出电压偏离地面一定的值,那么OUT1和AGND可能会偏上。对线性和微分非线性的影响将与通过偏移量减少VDD相同。

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图8。图7的微分非线性与VDD电路。参考电压=2.5伏。阴影区显示了L、C和U级通常出现的微分非线性值的范围。

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图9。图7电路的微分非线性与参考电压。VDD=15伏。阴影区显示了L、C和U级通常出现的微分非线性值的范围。

图4、5和6中的电路都可以通过将AGND偏置到VDD和DGND之间的某个电压来转换为单电源操作。图10显示了图5中的双极互补电路,该电路经过了修改,使“伪模拟接地”的电压范围为+2V至+8V,为+10V至+15V的单个VDD工作提供了条件。

AD584引脚可编程参考将AGND固定在+5 V。

通过串联电阻R1和R2将车辆识别号设置为+2伏。由于D/A转换器的输入阻抗是恒定的,因此无需使用放大器缓冲到AD7545的VREF输入。但是,请注意,由于D/A参考输入电阻的温度系数通常为–300 ppm/℃;经历较大温度变化的应用可能需要缓冲放大器在AD7545 VREF引脚处产生+2.0 V。其他输出电压范围可以通过改变R4来改变零点和(R1+R2)来改变D/A传递函数的斜率或增益来获得。VDD必须保持至少高于OUT1 5 V,以确保保持线性。

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AD7545的微处理器接口

AD7545可以通过其12位宽的数据锁存器,使用标准CS和WR控制信号直接与8位和16位微处理器接口。

8位处理器的典型接口电路如图11所示。这种配置使用两个存储器地址,一个用于DAC的低8位数据,另一个用于经由闩锁进入DAC的高4位数据。

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图12显示了与8位处理器一起使用的另一种方法,8位处理器具有完整的16位宽地址总线,如6800、8080、Z80。该技术使用处理器地址总线的12条低地址线向DAC提供数据,因此以这种方式连接的每个AD7545使用4k字节的地址位置。数据使用一条内存写入指令写入DAC。对指令的地址字段进行组织,使得较低的12位包含DAC的数据,而较高的4位包含DAC所在的4k块的地址。

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补充申请材料

有关CMOS乘法D/A转换器的更多信息,请参阅以下文本:模拟器件CMOS乘法D/A转换器应用指南,出版物编号G479。

CMOS乘法DACS的增益误差和增益温度系数应用说明,出版物编号E630–10–6/81,可从模拟设备获得。

外形尺寸

尺寸单位为英寸和(mm)。

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