跨阻再次“罢工”
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下一篇 2008-08-07 14:46:40
作者:德州仪器(TI)高级应用工程师 Bonnie Baker
乘法DAC (MDAC)和其后置放大器搭建了数字到模拟世界的桥梁。MDAC可产生与输入数字代码成比例的电流值(如图1所示)。后置放大器将DAC的输出电流信号转换为电压电平。利用DAC、放大器和电阻进行简单的电流-电压转换似乎很容易实施,然而,这个电路却存在稳定性方面的问题。


图1MDAC输出模型(a)有一个电流源、电阻以及电容;频率响应采用高(b)、低带宽放大器(c)。
对于这样的应用而言,MDAC的输出模式包括可变电流源、电阻和电容(如图1a所示)。输出电阻和电容值取决于DAC的输入代码。一般来说,将MDAC编程到0量程会导致输出电阻接近无穷大。将DAC编程到满量程或任意值时,输出电阻应等于反馈电阻RF值(请参见厂商产品说明书)。根据内部栅源结点通过MDAC输出的数量,DAC的输出电容CD也会随输入代码而变化。在满量程处,MDAC的输出电容与产品说明书中的标准值一致。在0量程处,MDAC的输出电容约等于满量程值的一半。出于稳定性考虑,采用了满量程时RD和CD的输出值。
放大器反馈网络是二阶子网络。为保证精度,大多数MDAC都有一个片上反馈电阻。反馈电容CF为分立电容。
最后,运算放大器有许多规范指标,但仅有一些规范指标会影响MDAC电路的稳定性,如:单位增益带宽fU、输入差动电容CDIF以及共模电容CCM。
在该系统中,放大器输入的总电容等于CIN=CD+CDIF+CCM。在图1b和图1c中,闭环零点等于f1=1/(2π(CIN+CF)(RD||RF))。闭环极点等于f2=1/(2πCFRF)。
如果开环与闭环增益曲线之间的闭合速度等于20dB/decade,那么就能确保系统稳定。为了达到这种效果,请选择一款单位增益带宽小于f1或大于f2的放大器。
如果f1大于放大器带宽,则很容易设计出一款稳定的电路:

另一方面,如果f2低于开环与闭环增益曲线的交叉点,则使用:
利用这些反馈电容的计算值作为测试电路的出发点。如果出现电路寄生效应,器件制造偏差等问题,您都应尝试改变反馈电容值。
稳定MDAC的模拟信号非常关键,但也要考虑放大器的噪声、输入偏置电流、失调电压、MDAC精度以及突波能量(glitch energy)等因素。
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