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[参考译文] DAC7811：0至5V输出原理图

admin
Guru**** 2381900 points
Other Parts Discussed in Thread: DAC7811, LM7705, OPA376, OPA727, DAC8811, THS4011, LM4050-N-Q1
请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/573312/dac7811-0-to-5v-output-schematic

部件号：DAC7811
主题中讨论的其他部件： LM7705， REF5050， OPA376， OPA727， DAC8811， THS4011， LM4050-N-Q1

我需要DAC7811的0至5V输出。  我找到了一个我认为可行的解决方案，但如果有人能让我查看我的示意图，我将不胜感激。  我以数据表中的图29为基础。  我使用了LM4050 5V参考，因为我已经在现有产品中使用了它。  如果不理想，我可以使用其他东西。  我之所以将LM7705作为输出运算放大器的负极电源，只是因为它让我感觉更好，如果电路发生故障，输出永远不会非常负极。  也许我最好使用-5.5V电源，并将肖特基二极管钳子置于输出上接地，以防止其负极过大。  DAC7811的VDD为3.3V，因为这是FPGA的接口电压。

以下是示意图：

如有任何建议，我们将不胜感激。

格雷格

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    TI__Guru**** 2381900 points
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    Howdy Greg，

    感谢您发布到e2e。  我看不到电路存在任何问题，我注意到您使用分流器调节负参考电源。  需要注意的是LM4050设备的最大工作电流为15mA。 因此5V/R应小于此值。  我理解您对负轨输出饱和的担忧，但我只在其中一个运算放大器输入断开或保持浮动时才看到这一点。  如果连接牢固，我看不出有任何理由不为运算放大器提供负极导轨(如果有)。  此外，如果运算放大器是真正的轨对轨，您只需将负轨连接到GND，就可以产生单极输出。

    希望此信息有所帮助。

    此致，

    马特

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    TI__Guru**** 2381900 points
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    Matt，您好！

    非常感谢您的关注。 很高兴您没有发现任何问题。 最初，多路DAC会让人感到困惑，但我认为我现在已经很了解它们，它们非常酷。 绝对比具有缓冲电压输出的DAC更有效。 我的日程安排很紧，没有时间去试验它，所以我不能承受在设计中犯重大错误。 再次感谢您的关注。 我可以处理一些切口和跳线，但不能完全重新设计。 如果数据表解释了直接使用该方法产生较大输出波动时的限制，我的论坛帖子本可以避免。 有人解释说，由于电阻器容差，输出上不使用反相放大器，这是有意义的。 0到2.5V的电路没有解释任何限制，所以我只是小心了，以防有一些我没有考虑的细微限制。 感谢您指出LM4050的电流限制，以及提高我对电路故障的信心，这些故障会导致输出摆至负极轨。 既然我的系统已经有负电，我认为这是最好的解决办法。

    此致，

    格雷格
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    TI__Guru**** 2381900 points
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    Matt，您好！

    我再次关注此问题，想知道在使用LM4050这样的并联参考时，是否需要使用驱动DAC7811参考电压的运算放大器？ DAC7811的最小输入阻抗为8k，这意味着负载电流在最坏情况下仅为-5/8000=-mA 0.625。 这在LM4050的最大15 mA规格范围内。 我遵循了DAC7811数据表中建议的电路，这就是为什么我像我一样绘制原理图的原因。 但是现在我想知道数据表的作者是否使用了运算放大器，因为分流参考是次要的？ 或者，他们可能没有考虑使用分流参考，它可以从负电源产生负输出。 我认为它简化了使用并联参考的电路并降低了电路成本。

    谢谢，顺祝商祺！

    格雷格
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    TI__Guru**** 2381900 points
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    让我以另一种方式提出这个问题。 在DAC7811的数据表中，有一个使用单个+5.5V电源创建0至2.5V输出的示例电路。 参考值是REF5050，由OP376运算放大器缓冲。 由于REF5050能够输出+/- 10 mA，并且负载低于1 mA，为什么需要缓冲基准？ 是因为浮华的能量吗？ 如果是，为什么旁路电容不能提供短时脉冲电流？ REF5050是否需要一个1.5 欧姆ESR (相当高)的电容？ 我查看了LM4050和REF5050的噪声规格，其中一个指定为从0.1 Hz到10 Hz，另一个指定为从10 Hz到10 kHz。 我不确定如何比较这两个。 LM4050的噪声是否比REF5050高？ LM4050可以严重旁路，这意味着当DAC发生故障时输出应正常。 旁路电容器能否比运算放大器更快地供电？
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    TI__Guru**** 2381900 points
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    您好，Greg，

    很抱歉回复太晚。 缓冲器用于参考源的输出以进行负载调节，而不是用于噪声或浮华。 由于DAC7811在参考输入处没有缓冲器，因此它将从参考源中获取与代码相关的电流。 如果我们没有缓冲器，实际参考电压将根据输出电流发生变化，输出电流在参考源的数据表中以图形或比率的形式指定。 LM4050和REF5050都是如此，但值将会不同。 使用缓冲器时，参考始终会看到高阻抗负载，因此由于代码更改，漂移最小。

    希望这能回答您的问题。

    此致，
    Uttam
    精密DAC应用工程师
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    TI__Guru**** 2381900 points
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    您好，Uttam：

    DAC7811是具有R-2R梯形的乘法DAC。 这种结构是否呈现了R欧姆的恒定阻抗？ 在这种情况下，Vref所需的电流与代码无关。

    此致，
    格雷格
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    TI__Guru**** 2381900 points
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    您好，Greg，

    你是对的。 这是我在最后一个职位上犯的错误。 您会从参考中看到恒定阻抗。 因此，缓冲区不用于与代码相关的电流。 考虑到静态情况，参考和DAC之间的迹线上可能会由于参考源的电流而出现压降。 一种方法是将参考放在非常接近DAC的位置，另一种方法是在Kelvin连接中使用带有反馈环路的缓冲区，以便消除由于此中断而产生的错误。 由于切换造成的瞬态条件，仍可能存在错误。 缓冲区也会处理此问题。 但是，正如您正确指出的那样，将电容器放置在非常靠近参考引脚的位置可以解决这一问题。

    因此，理想情况下，您可以在没有参考缓冲区的情况下进行管理。 但是，如果您需要更好的性能，则应使用它。 一方面，缓冲区将DAC负载与基准隔离。 另一方面，它也会带来自身的漂移和噪音。 因此，您需要进行权衡。

    此致，
    Uttam
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    TI__Guru**** 2381900 points
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    谢谢Uttam。 假设并联参考位置非常靠近DAC的Vref引脚。 这样就消除了压降作为错误来源的问题。 为什么缓冲区能提供更好的性能？ 我在数据表的图10中查看了浮华噪音，我估计频率在3到10 MHz左右。 旁路电容器在该频率下的阻抗非常低。 在以该速率输送电荷时，缓冲器是否能与旁路电容器保持同步？ 我估计转换速率约为3至4 V/us。 OPA376的G =1转换速率为2 V/us，因此无法跟上浮华的速度。 但在这种情况下，这可能是一件好事，因为它会稍微过滤掉它。

    在DAC7811数据表的图10中，您是否可以解释输出电压的测量位置？ 这是高性能运算放大器的输出吗？ 还是运算放大器的反向输入？

    谢谢，此致，

    格雷格
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    TI__Guru**** 2381900 points
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    我发现了一篇来自德州仪器(TI)的论文，名为“用于精密输出参考设计的采样和保持浮点减少”(www.ti.com/.../tidu022.pdf)。 在第35页和第36页上，介绍了R-2R DAC出现短时脉冲波形干扰的原因。 它说："影响输出性能的主要寄生电容器是栅漏电容，Cgdn和Cgdp"。 在为这些寄生电容充电和放电时，与Vref相比，内部"A"和"/A"信号的重要性如何？

    谢谢，此致，

    格雷格

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    TI__Guru**** 2381900 points
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    您好，Greg，

    很抱歉在此主题中介绍第三个TI“面”，但我想我可以提供一些关于此问题的快速见解...

    我在实习期间使用乘法DAC编写了几个参考设计。 在其中一些设计中，我们通过添加可选的参考缓冲区来尝试或多或少地实现这一点，以查看包含缓冲区可能对DAC的瞬态或动态性能产生的影响(例如，浮点，稳定时间等)

    短处是，当低带宽精密放大器处于DAC的输出时，我们无法看到缓冲器相对于简单的“充电孔”/去耦电容器方法的任何明显优势，基本上类似于您的建议中的OPA727。 例如，如果您查看DAC8811数据表，大多数交流特性都是使用THS4011 (一种GBW 290MHz的高速放大器)测量的。 在这种情况下，缓冲区在测量这些动态规格时会有所帮助。

    在将DAC用于直流或精密应用的典型情况下，不需要缓冲放大器。 本地去耦合就足够了。
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    TI__Guru**** 2381900 points
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    您好，Kevin：

    感谢您参与讨论并提供您的经验。  很抱歉，回复时间太长了。  过去几天对我来说真的很忙，我没有时间仔细考虑这一点。  首先，我会说我在写了这份答复后得出的结论。  然后，我会在得出这一结论之前，将我所想到的事情与之联系起来。

    除非我错了，否则您不是在将分流器引用与3端子引用进行比较。  您可能在比较一个电路，它使用了类似REF5050的东西，有和没有缓冲运算放大器。  我想我的问题的答案是LM4050-N-Q1在没有缓冲的情况下，如果该参考的性能足够好，则可以正常工作。  由于REF5050是一个3端子器件，因此需要一个缓冲器，以便通过创建虚拟接地将其转换为负基准。  但在图33的参考设计中，缓冲器可以是可选的，因为REF5050用作正电压。

    我一直在思考你所说的话，我想到的一个认识是我以数字化的方式思考事情，因为这是我在职业生涯中所做的大部分事情。  在数字电子设备中，会发生时钟事件，旁路电容器会执行其操作，然后及时充电以进行下一个时钟事件。  但在将数字信号转换为模拟信号的电子电路中，时钟事件之间存在着生命周期。  如果DAC由于侧翻故障事件而需要对Vref输入进行充电，则电荷将来自旁路电容器(假设故障涉及Vref)，但参考需要为电容器重新提供充电。  同时，Vref已经下降，来自DAC的模拟输出将发生变化。  电容越大，电压降的读数就越低。  在数字系统中，只要所有数字信号保持其正常状态，电源发生的事情就无关紧要。

    我研究了REF5050的瞬态性能，数据表中的图形显示输出中相对较小的峰值，表示电流的步进变化。  有趣的是，输出电压峰值对于较大的电流需求峰值来说较低，这表明DAC中的短寿命(但高电流)短时脉冲事件可以通过具有大量电容的REF5050来处理。  但这些图形中的时间标度是每除20 us，因此电压峰值可能大于图形显示的值。  在一个图形中，峰值不在图表中。  DAC7811短时脉冲波形干扰事件的长度大约为100ns，比图表中显示的时间短一些。

    我仍然不确定是什么因素导致了故障事件。  这是否是寄生栅漏极电容驱动的内部问题？  还是因为Vref的限制？  如果它是内部的，那么没有什么可做的，除非选择不同的DAC或使用采样保持电路。  如果是Vref，那么我认为电容越大，吹风就会变软，或者非常快的放大器可能会持续提供电荷。  我最初的倾向是没有什么比旁路电容器的低阻抗更快的了，但现在我看到一个非常高性能的放大器可以在数百MHz中工作。

    各种DAC数据表中用于中尺度电压故障的图形不会显示Vref的值。  这是因为浮点产生的电流量与Vref的大小无关吗？  如果是，那么对于较低的Vref值，这种平均故障是否会在百分比上更大？

    我只是了解参考资料，所以我不知道REF5050和LM4050-N-Q1之间的性能有多大差异。  在查看数据表时，LM4050-N-Q1分流参考比REF5050产生更多噪声。  但是噪声规格不是苹果的，因为LM4050的指定范围是10Hz到10kHz，而REF5050的指定范围是0.1Hz到10Hz。  LM4050数据表中的图形显示噪声低于1 Hz时更糟，在更高频率时更好。  我在REF5050数据表中找不到任何有关高频噪声的数据，尽管它确实说，TRIM/NR引脚可以连接到1uF电容器，该电容器形成一个带有几个内部电阻器的低通滤波器。  这是否意味着使用降噪电容器时高频噪声要低得多？

    与REF5050相比，5V LM4050-N-Q1的温度差异(假设我正确地解释了数据表)似乎为+/-22mV，而REF5050的差异为1.5mV。  因此，对于Vref为5V的12位DAC，LM4050的温度漂移约为4 LSB，而REF5050的漂移约为1 LSB。

    我可以看到，正确的参考选择非常依赖于应用程序。  在我的应用中，高速和稳定时间非常重要。  直流精确度并不重要，但我必须考虑温度精度方面的问题。

    请更正我说的任何不合理的内容。  我一直在努力理解这一点，尽管现在我觉得这一点更清楚。  根据应用程序的不同，这里肯定会有一些折衷方案。

    此致，

    格雷格

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    Greg，

    总的来说，我想说你的理解是正确的。 这里到处都有很多问题，希望我能把所有问题都解决。 如果我错过了什么，请告诉我。

    \n我仍然不确定是什么因素导致了故障事件。 这是否是寄生栅漏极电容驱动的内部问题？ 还是因为Vref的限制？ 如果它是内部的，那么没有什么可做的，除非选择不同的DAC或使用采样保持电路。 如果是Vref，那么我认为电容越大，吹风就会变软，或者非常快的放大器可能会持续提供电荷。 我最初的倾向是没有什么比旁路电容器的低阻抗更快的了，但现在我看到一个非常高性能的放大器可以在数百MHz中工作。

    事实上，这在很大程度上是由与DAC交换机相关的内部寄生剂驱动的。 您在不使用某种缓冲器+电荷电井(类似于您在SAR ADC参考或输入驱动器上看到的内容)的情况下减轻这种情况的选择基本上仅限于选择不同的DAC -但最终大多数DAC都具有此类属性 (假设我们讨论的是相同的架构)，因此您必须面对或接受它。

    各种DAC数据表中的中尺度电压故障图形不会显示Vref的值。 这是因为浮点产生的电流量与Vref的大小无关吗？ 如果是，那么对于较低的Vref值，这种平均故障的百分比是否会更大？[/QUOT]

    事实上，浮故障的程度与参考没有多大关系，而更多的是与任何代码更改期间"移动"的开关数量有关。 当所有位元都发生变化时，这是最坏的情况，我们称之为"重大转移转换"。 中尺度是其中一个事件，选择它是为了让您了解最坏的情况可能是什么样子。

    [QUEOTE USER="GRAN']我只是了解参考资料，所以我不知道 REF5050 和 LM4050-N-Q1之间在性能上有如此大的差异。  在查看数据表时， LM4050-N-Q1 分流参考比 REF5050产生更多噪声。  但是噪声规格不是苹果的，因为LM4050的指定范围是10Hz到10kHz， 而REF5050 的指定范围是0.1Hz到10Hz。  LM4050数据表中的图形显示噪声低于1 Hz时更糟，在更高频率时更好。  我在 REF5050 数据表中找不到任何有关高频噪声的数据，尽管它确实说，TRIM/NR引脚可以连接到1uF电容器，该电容器形成一个带有几个内部电阻器的低通滤波器。  这是否意味着使用降噪电容器时高频噪声要低得多？[/QUOT]

    您可以理解，由于REF5050数据表中缺少宽带噪声信息，因此很难对两者进行比较。 我认为理由是，在大多数情况下，可以安全地假设REF5050将被大量过滤，因此1/f噪声是最有趣的规格。  

    为了避免意外误导您或任何事情，我认为最好在参考E2E社区上发布，以获得有关宽带噪音的答案并帮助比较这两种解决方案。 因为我不是参考小组的成员，所以我不一定能访问他们可能会访问的所有内容。 如果您对这种方法有困难，我可以尝试联系内部人员来了解这一点。

    温度差异(假设我正确解读了数据表)对于5V LM4050-N-Q1似乎为+/- 22mV，而 对于REF5050则为大约1.5mV。  因此，对于具有5V参考电压的12位DAC，LM4050的温度漂移约为4 LSB，而 REF5050的漂移约为1 LSB。[/QUOT]

    具有5V参考的12位LSB约为1.2mV。 所以你是正确的，1.5mV是大约1 LSB，但是对于22mV的情况，这是大约18 LSB。

    如果温度漂移非常重要，则REF5050无疑是您的不可错过之选。 如果不仅仅是出于上述原因，您还需要考虑REF5050或LM4050的输入电压也可能随温度变化。 更改并联参考的工作电流也会影响参考的漂移。

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    您好，Kevin：

    感谢您回复我的长长的帖子。 我发了邮件后，我看到了邮件已经过去了多长时间，我自己认为没有人会接受这么长时间的信息。 非常感谢您这样做并回答我的所有问题。 我真的很感激这件事，这让我有信心我开始理解这件事。 感谢您更正LM4050温度差异的LSB数量错误。 感谢您指出并联参考的工作电流会影响参考的漂移。 我开始喜欢模拟电子，但我不喜欢的一件事是选择组件有多难，因为有很多变量。 零件的选择太多了。 甚至20世纪70年代中期的运算放大器也仍在销售！ 我知道比较某些参数的唯一方法是检查数据表，这很耗时。

    将来您可能会看到我发布的一些关于其他DAC的帖子。 我仍在计划使用DAC7811 (带有REF5050和缓冲器，因为我需要DAC电路的0至5V非反转输出)。 另一个DAC将用于不同的应用程序。

    谢谢，此致，

    格雷格
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    嗨，Greg，

    没问题！

    办公室内的一些同事有时开玩笑地说我是"论文男孩"，因为我在自己的电子邮件和帖子中往往会变得有点冗长，但很全面。 这可能只是业障。

    我从事TI数据转换器和放大器的工作已有将近十年的历史，但我还不时地学习到一些新知识。 我们很乐意为您解答将来可能遇到的任何问题。