图1所示电路是一种全功能、灵活、可编程的模拟输出解决方案，它满足可编程逻辑控制器(PLC)和分布式控制系统(DCS)应用的大部分要求。AD5662 低功耗（0.75 mW @ 5 V）、轨到轨输出、16位nanoDAC® 转换器和 AD5750工业电流/电压输出驱动器的基准电压要求和输入输出电压完全匹配。ADR444 低漂移（B级最大为3 ppm/°C）、高初始精度（B级最大为0.04%）和低噪声（1.8 μV p-p典型值，0.1 Hz至10 Hz）特性，能够同时为AD5750和AD5662提供基准电压，确保超低噪声、高精度、低温漂。这种电路具有16位分辨率、无失码、0.05%线性度和低于0.2%的总输出误差，提供所有典型电压和电流输出范围。

该电路还具有一些支持工业应用的重要特性，如片内输出故障检测和保护（短路、欠压输出、开路电流输出和过温）、用于防止分组错误(PEC)的CRC校验以及灵活的上电选项等，非常适合构建鲁棒的工业控制系统。在大批量生产中，它无需外部精密电阻或校准程序就能保持一致的性能，因而是PLC或DCS模块的理想选择。

AD5750/AD5750-1均为单通道、低成本、精密电压/电流输出驱动器，设计用于满足工业过程控制应用的需要。电压输出范围可以针对PLC和DCS应用的标准输出范围进行编程：0 V至5 V、0 V至10 V、−5 V至+5 V和−10 V至+10 V。针对标准范围，还提供了20%的超范围设置，由此便可得到下列选项：0 V至6 V、0 V至12 V、-6 V至+6 V和-12 V至+12 V。

电流输出通过单独的引脚提供，可以编程为以下范围：4 mA至20 mA、0 mA至20 mA、−20 mA至+20 mA、0 mA至24 mA和−24 mA至+24 mA。单极性范围具有2%的超范围设置。由于AD5750/AD5750-1的电流输出既可以是源电流，也可以是吸电流，因此它能与广泛的传感器或执行器接口。如果需要，可以将电压和电流输出引脚连在一起，以便将终端系统配置为单通道输出。

AD5662 是一款单通道、低成本、低功耗、轨到轨电压缓冲输出的nanoDAC®器件，它能在0.75 V至VVD电源的宽基准电压范围内保证±1 LSB DNL，所以AD5750和AD5662可以由ADR444提供的4.096 V公共基准电压源来供电。整个系统将受益于ADR444的超低噪声和低温度系数。ADR44x系列基准电压源具有源电流和吸电流能力，非常适合驱动转换器的基准电压或电源输入。AD5662还内置一个上电复位电路，确保DAC输出上电至中间量程或零电平并保持该电平，直到执行一次有效的写操作为止。

用于PLC和DCS应用的器件所需的ESD保护和过压保护一般远高于形式上的推荐要求。AD5750的各引脚内置ESD保护二极管，可以防止3 kV瞬变（人体模型）损害器件。但是，工业控制环境可能会使I/O电路遭受高得多的瞬变。EVAL-CN0202-SDPZ电路板内置外部30 V/600 W瞬变电压抑制器(TVS)、50 mA/30 V自恢复保险丝(PolySwitch)和肖特基功率二极管，以提供更高电压的ESD保护、50 mA过流保护和30 V过压保护。图1的原理示意图未显示可选的外部保护电路，但可以在CN0202设计支持包的详细原理图（EVAL-CN0202-SDPZ-SCH pdf文件）中找到： www.analog.com/CN0202-DesignSupport

本电路必须构建在具有较大面积接地层的多层电路板上。为实现最佳性能，必须采用适当的布局、接地和去耦技术（请参考 指南MT-031——“实现数据转换器的接地并解开AGND和DGND的谜团”" 以及 指南MT-101——“去耦技术”）。

测量

对于PLC、DCS和其它过程控制系统，积分非线性(INL)、微分非线性(DNL)和输出误差是最重要的性能指标。AD5750具有非常灵活并且可配置的输出范围，可以满足应用需要。该电路的INL、DNL和输出误差测量结果分别如图2、图3和图4所示。数据是在25°C时在0V至5V电压输出模式下获得的。所有其它范围的测试结果如表1所列。 

图3. 0 V至5 V输出范围的DNL

图4. 0 V至5 V输出范围的输出误差

表1所示测试结果是在25°C下使用EVAL-CN0202-SDPZ电路板和Agilent E3631A直流电源，利用Agilent 34401A数字万用表测得的。

注意，客户需要调整输出范围0 mA至20.4 mA和0 mA至24.5 mA，以便与0 mA至20 mA和0 mA至24 mA范围完全匹配。0 mA至+20.4 mA范围下的1.54% FSR输出误差包括增益误差，增益误差由客户通过校准消除。

该电路介绍一种采用驱动器和DAC产品的实施方案，可以从一系列产品中选择各种器件来实现所需性能。12位至16位分辨率是PLC和DCS应用的一般要求。对于不需要16位分辨率的应用， AD5620（12位）和 AD5640 （14位）适用，但需提供内置基准电压源。AD5623R（12位）、AD5643R（14位）和AD5663R（16位）是双通道nanoDAC器件，AD5624R（12位）、AD5644R（14位）和AD5664R（16位）是四通道nanoDAC器件，均适合多通道应用。

AD5750-1驱动器与AD5750引脚兼容，采用1.25 V基准电压源时，可以接受0 V至2.5 V的输入范围。AD5751是单极性模拟输出驱动器，使用50 V AVDD电源时，可以提供40 V输出。

设备要求（可以用同等设备代替）

• 系统演示平台(EVAL-SDP-CB1Z)
• CN-0202电路评估板(EVAL-CN0202-SDPZ)
• CN-0202评估软件
• 用于控制外部测试测量设备的软件（CD中未包括）
• Agilent 34401A 6.5数字万用表
• Agilent E3631A 0 V-6 V/5 A、±25 V/1 A三路输出直流电源
• 带USB接口的PC（Windows® 2000或Windows XP）
• National Instruments GPIB转USB-B接口和电缆

将CN0202评估软件光盘放进PC的光盘驱动器，加载评估软件。打开“我的电脑”，找到包含评估软件光盘的驱动器，打开Readme文件。按照Readme文件中的说明安装和使用评估软件。

 

功能框图

图5所示为测试设置的功能框图。Pdf文件“EVAL-CN0202-SDPZ-SCH”包含CN-0202评估板的详细电路原理图。此文件位于CN-0202设计支持包中： www.analog.com/CN0202-DesignSupport

设置

EVAL-CN0202-SDPZ电路板上的120引脚连接器连接到EVAL-SDP-CB1Z (SDP)评估板上标有“CON A”或“CON B”的连接器。应使用尼龙五金配件，通过120引脚连接器两端的孔牢牢固定这两片板。将直流输出电源成功设置为+15 V、−15 V和+6 V输出后，关闭电源。

在断电情况下，将一个+15 V电源连接到标有“+15 V”的CN1引脚，将一个−15 V电源连接到标有“−15 V”的CN1引脚，将“GND”连接到标有“GND”的CN1引脚。以同样方式将+6 V连接到CN2。接通电源，然后将SDP板附带的USB电缆连接到PC上的USB端口。注意：接通EVAL-CN0202-SDPZ的直流电源之前，请勿将该USB电缆连接到SDP板上的微型USB连接器。

图5. 测试设置功能框图

 

测试

设置好测试设备后，将标有“VOUT”的CN3引脚或标有“IOUT”的CN4引脚连接到Agilent 34401A的输入端。根据输入信号类型（电流或电压），确保Agilent 34401A前面板上的电缆连接正确。测试INL、DNL和总误差需要相当长的时间，因为AD5660-1 16位DAC的所有电平都需要由34401A设置并测量。

 

利用CD中提供的软件，可以通过PC设置DAC代码。需要使用自动测试程序来逐步测试各个代码并分析数据。CD中未提供此程序，必须由客户根据测试设置所用特定万用表的要求予以实现。

 

在图5所示的测试配置中，利用National Instruments GPIB转USB-B接口和电缆，34401A万用表的GPIB输出与PC上的另一个USB端口接口。这样，万用表读数就能与载入PC中Excel电子表格的各代码对应。然后根据业界标准定义分析这些数据，以获得INL、DNL和总误差。

 

欲详细了解参数定义以及如何从测量数据计算INL、DNL和总误差，请参阅AD5662数据手册的“术语”部分和以下文献： 数据转换手册第5章“测试数据转换器”，ADI公司。