今天，我們將展示是組合參考電路系列——采用ADI/LTC產(chǎn)品組合的超高精度可編程電壓源——利用AD5971、LTZ1000、ADA4077和AD8675/6一起可用來實現(xiàn)1PPM分辨率、1PPM INL、長期漂移優(yōu)于1PPM FSR的可編程電壓源。

這一強大的組合有助于滿足放射科醫(yī)生的需要，為其提供出色的圖像清晰度、分辨率和對比度，使他們能看清更小的解剖結構。

不妨想想將其應用于MRI（磁共振成像）時意味著什么？增強的器官和軟組織成像將能幫助醫(yī)療專業(yè)人員更準確地檢測心臟問題、腫瘤、囊腫和身體各部位中的異常，而這只是該可編程電壓源的眾多應用中的一種。

我們先來看看，需要1ppm精度的應用都包括哪些？

* 科學、醫(yī)療和航空航天儀器
* 醫(yī)療成像系統(tǒng)
* 激光定位器
* 振動系統(tǒng)
* 測試與測量
* 自動測試設備
* 質譜測定
* 信號源測量單元(SMU)
* 數(shù)據(jù)采集/分析儀
* 工業(yè)自動化
* 半導體制造
* 過程自動化
* 電源控制
* 高級機器人

針對測試和測量系統(tǒng)，1ppm分辨率和精度可改善測試設備的整體精度和粒度，實現(xiàn)對外部信號源和納米執(zhí)行器更精密的控制和激勵。在工業(yè)自動化中，1ppm分辨率和精度提供在納米尺度上移動、改變或定位執(zhí)行器所需的精度。

AD5791

AD5791是一款20位無緩沖電壓輸出數(shù)模轉換器，具有1 ppm相對精度(1 LSB INL)和1 LSB DNL（保證單調性）。它提供令人驚嘆的0.05 ppm/°C溫度漂移、0.1 ppm p-p噪聲和優(yōu)于1 ppm的長期穩(wěn)定性。AD5791包含一個精密R-2R結構，后者采用了最先進的薄膜電阻匹配技術。它采用最高達33V的雙極性電源供電，可利用5V到VDD-2.5V的正基準電壓和VSS + 2.5 V至0 V的負基準電壓來驅動。AD5791使用多功能3線串行接口，其以最高達35 MHz的時鐘速率工作，兼容標準SPI、QSPI?、MICROWIRE?和DSP接口標準。AD5791采用20引腳TSSOP封裝。

LTZ1000

LTZ1000是一款超級穩(wěn)定的溫度可控基準電壓源。它提供7V輸出，具有令人驚嘆的1.2?VP-P噪聲、2?V/√kHr長期穩(wěn)定性和0.05ppm/°C溫漂。該器件內(nèi)置一個嵌入式齊納基準源、一個用于穩(wěn)定溫度的加熱電阻和一個溫度檢測晶體管。利用外部元件來設置工作電流并使基準源溫度保持穩(wěn)定，從而實現(xiàn)最大的靈活性和最佳的長期穩(wěn)定性及噪聲。

ADA4077

ADA4077是一款高精度低噪聲運算放大器，具有超低的失調電壓和極低的輸入偏置電流。與JFET放大器不同，其低偏置和失調電流對環(huán)境溫度相對不敏感，即使環(huán)境溫度達到125℃，該特性仍然保持穩(wěn)定。使用1000 pF以上容性負載時輸出穩(wěn)定，無需外部補償。

AD8675/AD8676

AD8675/AD8676是精密軌到軌運算放大器，具有超低失調、漂移和電壓噪聲，而且輸入偏置電流在整個工作溫度范圍內(nèi)均非常低。

這套電路考慮的一些因素：

噪聲

低頻噪聲必須保持最低，以免影響電路的直流性能。在0.1-Hz至10-Hz帶寬內(nèi)，AD5791產(chǎn)生大約0.6μVp-p噪聲，各ADA4077產(chǎn)生0.25μVp-p噪聲，AD8675產(chǎn)生0.1μVp-p噪聲，LTZ1000產(chǎn)生1.2?Vp-p噪聲。電阻值的選擇確保了其約翰遜噪聲不會大幅提高總噪聲水平。

AD5791基準電壓緩沖器配置

基準電壓緩沖器用于驅動AD5791的REFP和REFN引腳，必須配置為單位增益。如有任何額外電流通過增益設置電阻流入基準電壓檢測引腳，DAC精度都會降低。

AD5791 INL靈敏度

AD5791 INL性能對用作基準電壓緩沖器的放大器輸入偏置電流有點敏感，所以選擇了低輸入偏置電流的放大器。

溫度漂移

為使整個系統(tǒng)保持低溫漂系數(shù)，選擇的各器件必須具有低溫漂。AD5791的溫度系數(shù)為0.05ppm FSR/°C，LTZ1000的溫度系數(shù)為0.05ppm/°C，ADA4077和AD8675的溫度系數(shù)分別為0.005ppm FSR/°C和0.01ppm FSR/°C。

長期漂移

長期漂移是另一個重要參數(shù)，它可能會使系統(tǒng)精度顯著受限。在125°C時，AD5791的長期穩(wěn)定性典型值優(yōu)于0.1ppm/1000小時。LTZ1000可以實現(xiàn)大約每月1?V的長期穩(wěn)定性。

最后我們再看看就這套電路的實驗結果吧~

INL誤差是在室溫下于實驗室中測量，AD5791輸入碼從零電平變化到滿量程，碼步長為5。利用8.5位DVM記錄各碼時輸出緩沖器(AD8675)的輸出電壓。結果位于±1LSB規(guī)格以內(nèi)。

噪聲

在中間電平時測得的噪聲為1.1?V p-p，在滿量程時測得的噪聲為3.7uV p-p。選擇中間電平碼時，各基準電壓源路徑的噪聲貢獻被DAC衰減，所以中間電平碼的噪聲系數(shù)較低。

長期漂移

系統(tǒng)長期漂移是在25°C下進行測量。AD5791設置為+5V（3/4量程），輸出電壓在1000小時內(nèi)每30分鐘測量一次。觀測到的漂移值小于1ppm FSR。

結束語

除了易于使用之外，AD5791還提供1ppm的保證精度。然而，選擇合適的器件和基準電壓源對發(fā)揮AD5791的精度性能至關重要。LTZ1000、ADA4077、AD8676和AD8675的低噪聲、低溫漂、低長期漂移和高精度特性，提高了系統(tǒng)在寬溫度范圍內(nèi)和長時間范圍內(nèi)的精度、穩(wěn)定性和可重復性。

點擊這里，獲取更多電機控制設計信息

主圖: