ADI AD5382 通道監(jiān)控功能

電路功能與優(yōu)勢(shì)
在多通道 DAC 系統(tǒng)中，能夠在單一點(diǎn)上監(jiān)控所有輸出對(duì)于排除故障和診斷分析非常有利。本電路利用一個(gè)單通道 SAR 型ADC 實(shí)現(xiàn)多通道 DAC 的輸出通道監(jiān)控。

AD5382 與 AD7476 組合可提供一種完整的 32 通道模擬輸出控制解決方案，并針對(duì)系統(tǒng)調(diào)試、故障和診斷分析實(shí)現(xiàn)節(jié)省空間的監(jiān)控功能。

電路描述
本電路利用 32 通道、 14 位 DAC AD5382 的內(nèi)部多路復(fù)用器，使所有 32 個(gè)輸出通道均能分別路由至單一輸出引腳(MON_OUT)，然后通過(guò)外部 ADC (AD7476)進(jìn)行監(jiān)控。與單獨(dú)監(jiān)控每個(gè)通道所需的電路相比，這種方法利用的電路少得多。

在可變光衰減器、自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）電平設(shè)置、儀器儀表和工業(yè)控制系統(tǒng)等應(yīng)用中，選擇 ADC 的重要標(biāo)準(zhǔn)是簡(jiǎn)單、易用。監(jiān)控功能使能后，控制器輸出端口會(huì)選擇要監(jiān)控的通道，輸入端口則讀取 ADC 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。AD7476 等 SAR 型ADC 非常適合這種應(yīng)用。

AD5382 是一款完整的 32 通道、 14 位DAC，采用單電源供電，提供 100 引腳LQFP封裝。32 個(gè)通道各有一個(gè)軌到軌片內(nèi)輸出放大器。AD5382 內(nèi)置通道監(jiān)控功能，該功能由一個(gè)通過(guò)串行接口尋址的多路復(fù)用器實(shí)現(xiàn)，任意通道輸出均可路由至監(jiān)控輸出(MON_OUT)引腳，以便利用一個(gè)外部ADC進(jìn)行監(jiān)控。AD5382 還可以監(jiān)控四路外部輸入（MON_IN1、MON_IN2、MON_IN3 和MON_IN4）。圖 1中，基準(zhǔn)電壓由MON_IN1 直接監(jiān)控。3.3 V電源總線電壓按 2/3 的比例分壓（用 100 kΩ和 200 kΩ電阻），并由MON_IN2 監(jiān)控。分壓器將監(jiān)控電壓設(shè)置在 2.2 V，該電壓大約處于ADC范圍的中間
（滿量程電壓為AVCC）。任何通道要路由至MON_OUT，首先必須在控制寄存器中使能該通道監(jiān)控功能。

AD7476 ADC提供 12 位分辨率，采用 2.35 V至 5.25 V單電源供電，集成基準(zhǔn)電壓源，具有低功耗、小尺寸特點(diǎn)和串行接口，吞吐速率最高可達(dá) 1 MSPS，并提供 6 引腳SOT-23 封裝，能夠滿足應(yīng)用要求。該器件的基準(zhǔn)電壓從AVCC內(nèi)部獲得，從而為ADC提供了最寬的動(dòng)態(tài)輸入范圍，因此，其模擬輸入范圍為 0 至AVCC，涵蓋了監(jiān)控通道的全部輸出范圍。轉(zhuǎn)換速率由SCLK決定，吞吐速率最高可達(dá) 1 MSPS。 AD5382 和 AD7476 必須采用足夠大的 10 μF 電源旁路電容，與每個(gè)電源引腳上的 0.1 μF 電容并聯(lián)，并且盡可能靠近封裝，最好是正對(duì)著這些器件（示意圖上未顯示此狀態(tài)）。10 μF電容為鉭珠電容。0.1 μF 電容必須具有低有效串聯(lián)電阻(ESR)和低有效串聯(lián)電感(ESL)，如高頻時(shí)提供低阻抗接地路徑的普通陶瓷電容，以便處理內(nèi)部邏輯開(kāi)關(guān)所引起的瞬態(tài)電流。

電源走線應(yīng)盡可能寬，以提供低阻抗路徑，并減小電源線路上的突波效應(yīng)。時(shí)鐘等快速開(kāi)關(guān)信號(hào)必須利用地線路屏蔽起來(lái)，以免向電路板上的其它器件輻射噪聲，并且絕不應(yīng)靠近模擬信號(hào)。 SDATA 線路與 SCLK 線路之間布設(shè)接地線路有助于降低二者之間的串?dāng)_（多層電路板上不需要，因?yàn)樗歇?dú)立的接地層；不過(guò)，接地線路有助于分開(kāi)不同線路）。應(yīng)避免數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)交疊。電路板相反兩側(cè)上的走線應(yīng)彼此垂直，這樣有助于減小電路板上的饋通效應(yīng)。推薦使用微帶線技術(shù)，但這種技術(shù)對(duì)于雙面電路板未必始終可行。采用這種技術(shù)時(shí)，電路板的元件側(cè)專用于接地層，信號(hào)走線則布設(shè)在焊接側(cè)。電路板至少需要 4 層才能實(shí)現(xiàn)最佳布局和性能：一個(gè)接地層、一個(gè)電源層和兩個(gè)信號(hào)層。

常見(jiàn)變化
在能接受較低分辨率轉(zhuǎn)換的應(yīng)用中，可以使用AD7476 的引腳兼容產(chǎn)品（10 位AD7477和 8 位AD7478）。這在許多應(yīng)用中或許是可行的，因?yàn)楸O(jiān)控功能是一種輔助功能，并非主信號(hào)鏈的一部分。精度并不是最重要的，用AVCC作為基準(zhǔn)電壓所產(chǎn)生的影響可以接受。

[附件:AD5382 通道監(jiān)控功能]