利用 R/C 濾波器實現 DAC 去干擾電路

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