利用 R/C 濾波器實(shí)現(xiàn) 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(chē)道和停車(chē)場(chǎng)，隨處可見(jiàn)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(shí)，您可以選擇減速通過(guò)以減少對(duì)車(chē)輛的磨損，也可以退回去，但最好的辦法是繞過(guò)去。

昨天，在我減速通過(guò)一條討厭的減速帶時(shí)，突然想到了我的那個(gè)精密型 16 位 R-2R DAC。它在中間刻度時(shí)存在短時(shí)脈沖波形干擾問(wèn)題（請(qǐng)參見(jiàn)圖 1）。我想，在選擇使用具有較大短時(shí)脈沖波形干擾特性的 DAC 時(shí)，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(jiàn)的 DAC 去干擾電路是簡(jiǎn)單的低通濾波器（相當(dāng)于一種減速方法），以及采樣/保持電路（相當(dāng)于“繞過(guò)”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(chǎn)生的討厭干擾

最簡(jiǎn)單的 DAC 去干擾方法是在 DAC 放大器輸出端 (VOUT) 使用一個(gè) 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(shí)間。

圖2頂部的曲線(xiàn)為DAC負(fù)載DAC（LDAC）引腳的信號(hào)。利用DIN（數(shù)據(jù)輸入）引腳和CLK（時(shí)鐘引腳），便能夠以串行方式將一個(gè)數(shù)據(jù)字載入到 DAC 中。一旦DAC 有了全部的數(shù)據(jù)，LDAC 引腳的升沿便將數(shù)據(jù)字載入內(nèi)部 DAC 寄存器。這樣便改變了 DAC 輸出電壓。中間的曲線(xiàn)表示測(cè)得的 DAC 輸出中間刻度模擬干擾。底部曲線(xiàn)表示使用一個(gè) R/C 低通濾波器后測(cè)得的模擬信號(hào)。

圖 2 R-2R DAC8881 (Vref = 5V, AVDD = 5V) 中間刻度轉(zhuǎn)碼

一般而言，這個(gè)過(guò)程會(huì)比較順利。在您增加（或者減小）數(shù)據(jù)碼值時(shí)，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(huì)產(chǎn)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(shí)間，然后給您的濾波器選擇一個(gè) 3dB點(diǎn)，其比干擾頻率低 10 倍左右。

例如，圖 2 中干擾時(shí)間約為 1 μsec，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換得到 1 MHz 干擾時(shí)間。由這種估算，我們知道圖 2 中的 R/C 值構(gòu)建了一個(gè) 80 kHz 低通濾波器。在選擇您的 R/C 值時(shí)，請(qǐng)確定 R 足夠的低，以避免出現(xiàn)載入誤差。

這種 R/C 濾波器解決了 R-2R DAC 干擾問(wèn)題，但它也并非是一頓“免費(fèi)的午餐”。正如您在圖 2 底部曲線(xiàn)所看到的那樣，R/C 濾波器延長(zhǎng)了 DAC 的建立時(shí)間輸出信號(hào)。

根據(jù)您不同的應(yīng)用要求，簡(jiǎn)單的R/C濾波器都可以奏效。如果系統(tǒng)要求一個(gè)有干擾問(wèn)題的R-2R DAC，則開(kāi)關(guān)電容解決方案結(jié)合 R/C 濾波器可能會(huì)是一種解決方案。

參考文獻(xiàn)
•《把短時(shí)脈沖波形干擾這個(gè)小搗蛋鬼找出來(lái)》，作者：Baker,Bonnie
•《一個(gè) DAC 便可完成所有精密工作》，作者：Baker,Bonnie