【導讀】數(shù)字信號處理可提供經濟高效的方式來正確分配信息，例如帶寬或容量。考慮一個由接收路徑和發(fā)送路徑來組成的非?；镜臄?shù)字收發(fā)器設計，在接收路徑中，代表某種信息元素的連續(xù)模擬信號在確定的時間點被捕獲，此信號可以表示為隨時間變化的電壓擺幅，轉換步驟當然也是將電壓擺幅轉換為數(shù)字表示，對所得到的數(shù)字表示或代碼可以進行處理，以提取該信號中的信息內容。根據該信息的特征可以做出某些判斷，例如將該信息路由到另一個網絡節(jié)點，或在特定時間對收發(fā)器進行某種操作，發(fā)送完全相反的路徑，信息需要傳送到實際設備。數(shù)模轉換器產生一個模擬輸出，將該輸出對應于數(shù)字輸入信號相對于固定基準值的相對值，其最基本的形式是由下圖所示的關系確定。
從數(shù)字域到模擬域的轉換的關鍵要素是一系列有限離散值，現(xiàn)在由一個模擬變量表示，這會導致量化不確定性。一個基準量，要么電壓要么電流被精確地分割為一些二進制和/或線性分段，數(shù)字輸入驅動開關將適當數(shù)量的分段連接到輸出，數(shù)字輸入可以通過不同形式提供，例如晶體管對晶體管邏輯(TTL)、互補金屬氧化物半導體(CMOS)或低壓差分信號(LVDS)。
DAC通常需要配套產品，例如基準電壓源以及對基準輸入引腳和DAC輸出的緩沖。在精密DAC中，基準電壓性能對于DAC整體性能至關重要，因為基準電壓源的誤差會反映在DAC的輸出中。在任何混合信號系統(tǒng)中，基準電壓源都是最重要的部分，因為它的任何變化都會影響系統(tǒng)中的所有其他部分。如果基準電流不穩(wěn)定，某些基準電壓源會漂移，DAC基準電流的變化會影響基準電壓。
選擇基準電壓源時，需要考慮的主要規(guī)格有：噪聲溫度漂移絕對誤差（盡管這可以通過校準輕松消除）和長期穩(wěn)定性，可以采用并聯(lián)多個基準源之類的技術來減小噪聲和時間漂移。DAC常常包含片內基準電壓源和/或片內基準電壓緩沖器，如果DAC沒有片內基準電壓源或片內基準電壓緩沖器，那么可能需要緩沖輸入基準電壓引腳，DAC數(shù)據手冊會提供輸入阻抗規(guī)格，以便用戶可以計算。使用此值時，基準電壓源能否提供足夠的電流，這會變得復雜，因為某些DAC結構（例如電壓模式R-2R DAC）的輸入阻抗，隨著應用于DAC的數(shù)字碼的不同而有很大變化，這種情況下就需要緩沖外部基準電壓，DAC的基準電壓緩沖器應為低噪聲、低偏置誤差放大器，因為基準電壓緩沖器的偏置誤差會變?yōu)镈AC輸出端的增益誤差。
如前所述，電壓DAC的基準電壓緩沖器應為低噪聲、低偏置誤差放大器，因為基準電壓緩沖器的偏置誤差會變?yōu)镈AC輸出端的增益誤差，選擇DAC輸出端的緩沖器時，可以優(yōu)化放大器以適應應用，需要考慮多個因素，要求更快的建立時間還是更高的帶寬？或者要求更高的精度和更低的噪聲？成本、封裝、尺寸和通道數(shù)也要考慮。一般而言，DAC開關的建立速度很快，因此，DAC電路的壓擺率和建立時間主要由輸出放大器決定，輸出緩沖器一般要求低偏置電流、低偏置誤差和足夠的裕量。
在精度是一項關鍵要求的應用中，輸出緩沖器還要求低噪聲，而在需要較高速度的應用中，應當選擇具有較快建立時間、較快壓擺率和較高帶寬的運算放大器。歸根結底，選擇何種放大器取決于應用。
再看一款包含片內緩沖的產品示例。這是亞德諾半導體（ADI）公司的AD5754R系列四通道DAC的框圖，既有片內基準電壓緩沖、又有片內輸出緩沖，內部2.5V基準電壓在片內進行緩沖，因此無需外部緩沖。此處顯示的輸出緩沖器附帶滿量程可調節(jié)電路，它提供多個用戶可配置的范圍，包括單極性和雙極性。AD5754R易于使用，是一款可立即用于構建系統(tǒng)的單芯片解決方案，消除了許多支持電路，包括這些實現(xiàn)方案所需的緩沖和增益元件，因此它是一個完整的單封裝解決方案，它提供可預測的額定精度和性能，可減少系統(tǒng)設計時間，簡化PCB的布局。
本文小結：
基準電壓源有很多形式并提供不同的特性，但歸根結底，精度和穩(wěn)定性是基準電壓源最重要的特性，因為其主要作用是提供一個已知輸出電壓。相對于該已知值的變化是誤差，基準電壓源規(guī)格通常使用下述定義來預測其在某些條件下的不確定性：初始精度、溫度漂、長期穩(wěn)定性。
電壓基準源一般用于ADC、DAC和其他模擬電路精確的參考電壓設定，以及傳感器的偏置設定、元器件/系統(tǒng)供電或驅動，以及虛擬地設置?；鶞孰妷涸粗皇且粋€電路或電路元件，可產生穩(wěn)定、精確直流電壓。如果產品需要采集真實世界的相關信息，例如電池電壓或電流、功耗、信號大小或特性、故障識別等，那么必須將相關信號與一個標準進行比較。
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