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利用R/C濾波器實現DAC去干擾電路

2012-01-05
作者:Bonnie Baker

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
 

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