高精度数模转换器 (DAC) 中的输出干扰源

 

作者：Tony Calabria   德州仪器

在上一篇 DAC 基础知识博文中，我们对高精度数模转换器 (DAC) 中的输出干扰源进行了探讨。若您希望在增加代码的过程中获得线性转换，那么这些输出脉冲可能会扰乱系统运行。让我们快速回顾一下我在上篇博文中介绍的干扰脉冲情况：

 

DAC 输出干扰的“能量”由脉冲(以绿色显示)的宽度和高度定义。可根据系统要求对干扰的形状进行很好的控制。在 DAC 输出的后面添加一个简单的 RC 滤波器能够减小干扰的幅度，但会增加建立时间，而干扰“能量”（曲线下面的区域）保持不变。下面以 DAC 通过主要进位转换阶段为例，展示了 RC 滤波器之前和之后的输出。

 

应通过观察干扰周期并提前 10 个单位左右选择截止点 (cutoff point) 来为 RC 滤波器选择适合的电阻与电容比。在选择组件值时，应使用较小的电阻值以避免电阻负载上产生较大的压降。电容值可根据所选的电阻值和所需的 RC 比率进行确定。

降低干扰的另一种方案是使用跟踪与保持放大器。这种方法比较麻烦，因为需要严格的开关定时和外部组件，会导致成本和板级空间增加。

通过使用外部开关、一些无源组件以及放大器，您能够完全去除 DAC 输出干扰，但同时会出现来自新 S/H 开关的小瞬态信号。可利用一阶低通滤波器级来减弱这种新的短小瞬态信号。基本原理图如下所示。

 

系统设计结构非常简单明了。当 DAC 通过主要进位转换阶段时，开关打开。这就是出现干扰的地方。一旦电压转换完成，开关就会闭合，并为 CH 采样电容器充电以达到所需值。当 DAC 再次更新其输出时，随着外部开关打开电容器会继续保持新的电压值。这样您在理论上就可以完全消除干扰，且不会增加建立时间。

下面是这两种解决方案的优缺点：

• 如果系统可以容许增加建立时间，并且需要降低干扰脉冲的幅度值，那么简单的 RC 滤波器就足够了。
• 如果系统需要完全消除干扰，则可采用跟踪与保持放大器解决方案。

当然，另一种选项是为了避开 R-2R DAC，而采用电阻串 DAC 解决方案进行设计则可用避免出现较大干扰。应注意，这样做可能会让您不得不对其它 DAC 规范进行权衡。

如果您是第一次阅读 DAC 基础知识系列，并对我们的博文感兴趣，那么您一定要阅读我们之前发表的博文：

• 这些干扰是怎么回事？
• 电阻器梯形结构
• 电阻串理论
• 静态技术规范与线性度
• 追求完美

阅读原文,  请参见http://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive/2013/07/01/dac-essentials-glitch-be-gone.aspx

审核编辑：符乾江