电路功能与优势:在多通道 DAC 系统中,能够通过单点监控所有的输出,这对于排除故障和诊断分析非常有利。本文所述电路利用一个单通道 SAR 型 ADC 实现多通道 DAC 的输出通道监控。

图 1 典型通道监控电路
电路描述:图 1 所示电路利用 40 通道、14 位 DAC AD5380 的内部多路复用器,使所有 40 个输出通道均能分别路由至单一输出(MON_OUT)引脚,然后通过一个外部 ADC(AD7476)进行监控。与单独监控每个通道所需的电路相比,这种方法所用的电路少得多。
AD5380 是一款完整的 40 通道、14 位 DAC,采用单电源供电,所有 40 个通道均具有一个轨到轨片内输出放大器。AD5380 内置通道监控功能,该功能由一个通过串行接口寻址的多路复用器实现,任意通道输出均可路由至监控输出(MON_OUT)引脚,以便利用一个外部 ADC 进行监控。任何通道要路由至 MON_OUT,首先必须在控制寄存器中使能该通道监控功能;微控制器或处理器可以通过其串行输出端口选择要监控的输出通道,然后通过其串行输入端口读取 ADC 转换的数据。
AD5380-3 采用 3V 电源供电,AD5380-5 采用 5V 电源供电。AD7476 ADC 提供 12 位分辨率,采用 2.35V 至 5.25V 单电源供电,集成基准电压源,具有低功耗、小尺寸特点和串行接口,吞吐速率最高可达 1MSPS,并采用 6 引脚 SOT-23 封装;转换速率由 SCLK 决定。
布局与去耦:AD5380 和 AD7476 必须采用足够大的电源旁路电容,即 10μF 钽珠型电容与每个电源引脚上的 0.1μF 电容并联,并且尽可能靠近封装,最好是正对着这些器件(示意图上未显示此状态)。0.1μF 电容必须具有低有效串联电阻(ESR)和低有效串联电感(ESL),如高频时提供低阻抗接地路径的普通陶瓷型电容,以便处理内部逻辑开关所引起的瞬态电流。
电源走线应尽可能宽,以提供低阻抗路径,并减小电源线路上的突波效应。时钟等快速开关信号必须利用地线路屏蔽起来,以免向电路板上的其他器件辐射噪声,并且绝不应靠近模拟信号;SDATA 线路与 SCLK 线路之间布设接地线路有助于降低二者之间的串扰(多层电路板上不需要,因为它有独立的接地层,不过接地线路有助于分开不同线路)。应避免数字信号与模拟信号交叠;电路板相反两侧上的走线应彼此垂直,这样有助于减小电路板上的馈通效应。推荐使用微带线技术,但这种技术对于双面电路板未必始终可行;采用这种技术时,电路板的元件侧专用于接地层,信号走线则布设在焊接侧。电路板至少需要 4 层才能实现最佳布局和性能:一个接地层、一个电源层和两个信号层。
常见变化:在能接受较低分辨率转换的监控应用中,可以使用 AD7476 的引脚兼容产品——AD7477 提供 10 位分辨率,AD7478 提供 8 位分辨率。