利用數字電位計AD5292構建30V低成本DAC

電路功能與優勢
圖1所示電路采用digiPOT+系列數字電位計AD5292、雙通道運算放大器ADA4091-2和基準電壓源ADR512，提供一種低成本、高電壓、單極性DAC。該電路提供10位分辨率，輸出電壓范圍為0 V至30 V，能夠提供最高±20 mA的輸出電流。AD5292可以通過SPI兼容型串行接口編程。

AD5292具有±1%電阻容差，因而可以與外部分壓器電阻R3和R4串聯，如圖2和圖5所示，以構建一個在縮小的輸出電壓范圍內提供10位分辨率的游標DAC；這可以起到提高DAC靈敏度的作用，類似于增加一個與電位計串聯的電阻。此外，AD5292內置一個20次可編程存儲器，可以在上電時自定義輸出電壓VOUT。
本電路具有高精度、低噪聲和低溫度系數輸出電壓等特性，非常適合數字校準應用。
電路描述
圖1所示電路采用數字電位計AD5292、基準電壓源ADR512和運算放大器ADA4091-2，提供一種10位、低成本、高電壓DAC。本電路可保證單調性，微分非線性(DNL)為±1 LSB，積分非線性典型值為±2 LSB。
高壓穩壓器由低壓基準電壓源和后接的同相放大器組成，該放大器的增益由R1 與 R2的比值決定。1.200 V基準電壓源ADR512具有低溫度漂移、高精度和超低噪聲性能。
確保ADR512最小工作電流的最大電阻值由公式1確定。

在圖1和圖2中，RBIAS電阻為12 kΩ，可將ADR512的偏置電流設置為2.4 mA。

圖2：通過縮小輸出電壓范圍并利用游標DAC來提高精度（原理示意圖，未顯示去耦和所有連接）
ADA4091-2是一款運算放大器，具有低失調電壓和軌到軌輸出。ADR512與ADA4091配合使用，可提供低溫度系數和低噪聲輸出電壓。
電阻R1 和 R2 用來調整放大器的增益。U1A的輸出電壓V1 決定DAC的最大輸出電壓(VOUT)范圍。可以用公式2計算電阻值。

圖1中，所選電阻值可提供23.1的增益和27.72 V的V1 值。可以用該電壓為其它電路供電，最大輸出電流為17 mA。
圖3和圖4分別顯示典型的積分非線性(INL)和微分非線性(DNL)曲線。在圖1所示配置中，AD5292采用比率式工作方式，這意味著總電阻容差的變化不會影響性能。

圖3：INL與DAC碼的關系

圖4：DNL與DAC碼的關系