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根据1ppm DAC的精细仪器仪表规划

为了提高仪器仪表系统的精度,数模转换器的性能已经突破16位,而以前必须采用笨重、昂贵、慢速的Kelvin-Varley分压器才能达到这一性能水平。然而,随着时间的推移,市场和技术不断发展,关于精密数模

为了进步仪器仪表体系的精度,数模转换器的功能现已打破16位,而曾经有必要选用粗笨、贵重、慢速的Kelvin-Varley分压器才干到达这一功能水平。

但是,跟着时刻的推移,商场和技能不断开展,关于精细数模转换器的界说也已发生变化。半导体处理技能、DAC规划和校准技能的开展使高线性度数模转换器成为可能。这种转换器不只稳定性好、树立时刻短,并且能供给优于1ppm的20位功能。这类小型IC确保功能标准,无需校准且简略易用。

1ppm DAC的运用规模掩盖从医疗MRI体系中的梯度线圈操控到质谱测定、测验和丈量运用中的精细源和定位。

功能目标

图1所示电路供给1ppm功能,其要害技能目标是积分非线性度、微分非线性度和0.1Hz至10Hz峰峰值噪声。

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图1中,U1是一个具有1ppm线性度目标的20位DAC。U2是一个精细双通道放大器,用作DAC基准电压输入的驱动-检测缓冲器。U3是一个精细输出缓冲器,用于驱动负载,其要害要求与基准电压缓冲器类似,其间包含低噪声、低失调电压、低漂移和低输入偏置电流。

虽然有1ppm以下的精细元件可供运用,但构建1ppm体系并非易事,不行不屑一顾。1ppm精度电路中的首要差错源为噪声、温度漂移和热电电压。

*噪声

为完成真实的1ppm体系,有必要将噪声降至最低水平。U1的噪声频谱密度为7.5 nV/vHz。U2和U3的额外噪声密度为2.8 nV/vHz,远远低于DAC的噪声奉献。

宽带噪声能够经过滤波消除,但0.1Hz至10Hz规模内的低频噪声(1/f)却无法滤除。要尽量下降这一噪声,最有用的办法在于器材优化和挑选。U1在0.1Hz至10Hz带宽下发生0.6μV p-p噪声,远低于1LSB(关于±10V输出,1LSB = 19μV)。体系中1/f噪声的规划目标值应为0.1LSB或2μV左右。信号链中的三个放大器在电路输出端一共发生大约0.2μV p-p的噪声。加上U1的0.6μV p-p噪声,估计总1/f噪声为0.8μV p-p。

*温度漂移

温度漂移是精细电路中的另一个首要差错源。U1的温度系数为0.05ppm/℃。U2的漂移系数为0.6μV/℃,即总领会向电路中引进0.03ppm/℃的漂移。一起U3再奉献0.03ppm/℃的输出漂移,这样三者相加后为0.11 ppm/℃。关于调理和增益电路,主张运用低漂移、热匹配电阻网络,如Vishay的300144Z和300145Z。

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