原创 跨阻再次“罢工”

作者：德州仪器 (TI) 高级应用工程师  Bonnie Baker<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

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乘法 DAC (MDAC) 和其后置放大器搭建了数字到模拟世界的桥梁。MDAC 可产生与输入数字代码成比例的电流值（如图 1 所示）。后置放大器将 DAC 的输出电流信号转换为电压电平。利用 DAC、放大器和电阻进行简单的电流-电压转换似乎很容易实施，然而，这个电路却存在稳定性方面的问题。

图 1 MDAC 输出模型 (a) 有一个电流源、电阻以及电容；频率响应采用高 (b)、低带宽放大器 (c)。

对于这样的应用而言，MDAC 的输出模式包括可变电流源、电阻和电容（如图 <?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />1a 所示）。输出电阻和电容值取决于 DAC 的输入代码。一般来说，将 MDAC 编程到 0 量程会导致输出电阻接近无穷大。将 DAC 编程到满量程或任意值时，输出电阻应等于反馈电阻 R_F值（请参见厂商产品说明书）。根据内部栅源结点通过 MDAC 输出的数量，DAC 的输出电容 C_D也会随输入代码而变化。在满量程处，MDAC 的输出电容与产品说明书中的标准值一致。在 0 量程处，MDAC 的输出电容约等于满量程值的一半。出于稳定性考虑，采用了满量程时 R_D和 C_D的输出值。

放大器反馈网络是二阶子网络。为保证精度，大多数 MDAC 都有一个片上反馈电阻。反馈电容 C_F为分立电容。

最后，运算放大器有许多规范指标，但仅有一些规范指标会影响 MDAC 电路的稳定性，如：单位增益带宽f_U、输入差动电容 C_DIF以及共模电容 C_CM。

在该系统中，放大器输入的总电容等于 C_IN=C_D+C_DIF+C_CM。在图 1b 和图 1c 中，闭环零点等于 f₁=1/(2π(C_IN+C_F)(R_D||R_F))。闭环极点等于 f₂=1/(2πC_FR_F)。

如果开环与闭环增益曲线之间的闭合速度等于 20dB/decade，那么就能确保系统稳定。为了达到这种效果，请选择一款单位增益带宽小于 f₁或大于 f₂的放大器。

如果 f₁大于放大器带宽，则很容易设计出一款稳定的电路：

另一方面，如果 f₂低于开环与闭环增益曲线的交叉点，则使用：

利用这些反馈电容的计算值作为测试电路的出发点。如果出现电路寄生效应，器件制造偏差等问题，您都应尝试改变反馈电容值。

稳定 MDAC 的模拟信号非常关键，但也要考虑放大器的噪声、输入偏置电流、失调电压、MDAC 精度以及突波能量 (glitch energy) 等因素。

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