在路上似乎到處都有令人討厭的減速帶,在行車道和停車場,隨處可見它們的身影。盡管它們的尺寸大小不一,但都一樣不討人喜歡。碰到這些減速帶時,您可以選擇減速通過以減少對車輛的磨損,也可以退回去,但最好的辦法是繞過去。
昨天,在我減速通過一條討厭的減速帶時,突然想到了我的那個精密型16 位R-2R DAC。它在中間刻度時存在短時脈沖波形干擾問題(請參見圖1)。我想,在選擇使用具有較大短時脈沖波形干擾特性的DAC 時,可以在DAC 輸出端添加一些去干擾電路,從而減少干擾的影響。兩種常見的DAC 去干擾電路是簡單的低通濾波器(相當于一種減速方法),以及采樣/保持電路(相當于“繞過”干擾)。這兩種去干擾電路都可以降低干擾振幅,或者去除干擾能量。
圖1 16 位DAC 產生的討厭干擾
最簡單的DAC 去干擾方法是在DAC 放大器輸出端(VOUT) 使用一個R/C 濾波器(圖2 底部)。這種濾波器可以降低干擾的振幅,但增加了建立時間。
圖2頂部的曲線為DAC負載DAC(LDAC)引腳的信號。利用DIN(數據輸入)引腳和CLK(時鐘引腳),便能夠以串行方式將一個數據字載入到DAC 中。一旦DAC 有了全部的數據,LDAC 引腳的升沿便將數據字載入內部DAC 寄存器。這樣便改變了DAC 輸出電壓。中間的曲線表示測得的DAC 輸出中間刻度模擬干擾。底部曲線表示使用一個R/C 低通濾波器后測得的模擬信號。
圖2 R-2R DAC8881 (Vref = 5V, AVDD = 5V) 中間刻度轉碼
一般而言,這個過程會比較順利。在您增加(或者減小)數據碼值時,輸出電壓也隨之上升(或者下降)。但在四分之一和四分之三中間刻度處,DAC 會產生干擾。中間刻度干擾最大。
要想確定正確的R/C 比,首先要查看干擾時間,然后給您的濾波器選擇一個3dB點,其比干擾頻率低10 倍左右。
例如,圖2 中干擾時間約為1 μsec,經過轉換得到1 MHz 干擾時間。由這種估算,我們知道圖2 中的R/C 值構建了一個80 kHz 低通濾波器。在選擇您的R/C 值時,請確定R 足夠的低,以避免出現載入誤差。
這種R/C 濾波器解決了R-2R DAC 干擾問題,但它也并非是一頓“免費的午餐”。正如您在圖2底部曲線所看到的那樣,R/C 濾波器延長了DAC 的建立時間輸出信號。
根據您不同的應用要求,簡單的R/C濾波器都可以奏效。如果系統要求一個有干擾問題的R-2R DAC,則開關電容解決方案結合R/C 濾波器可能會是一種解決方案。
參考文獻
《把短時脈沖波形干擾這個小搗蛋鬼找出來》,作者:Baker,Bonnie
《一個DAC 便可完成所有精密工作》,作者:Baker,Bonnie
作者:Bonnie Baker,德州儀器(TI) 高級應用工程師