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参考设计丨满足高精度应用的可编程20位、线性、精密、双极性±5 V直流电压源!

精密直流电压是科学仪器和测量设备、自动化测试设备、工厂自动化和控制、化学分析及其他许多高精度应用的关键组成部分。最苛刻的应用需要一位数ppm(百万分之一)的温度漂移、1ppm以下的线性度和可预测的低噪声性能。

图1所示电路是一种可编程20位电压源,能够满足这些苛刻应用的需求。输出范围为-5 V至+5 V,积分非线性(INL)为±1 LSB,差分非线性(DNL)为±1 LSB,在整个输出范围内的噪声和漂移均非常低。

板载电源转换器从开发平台板提供的单电压电源产生所需的电源轨。低噪声、高电源抑制比(PSRR)稳压器确保开关噪声最小化。高精度、高稳定性、板载气密基准电压源可确保20位系统的高精度和准确性。

电路的输出有缓冲电路,提供可选的远程检测连接以补偿引线电阻,或支持在必要时插入外部功率级,以为期望的最终应用提供驱动灵活性。

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  • 噪声计算和测量

    AD5791 的7.5 nV/√Hz输出噪声谱密度完全是由于其3.4 kΩ源阻抗引起的。AD8676 输出缓冲器的电压噪声密度为2.8 nV/√Hz,电流噪声密度为0.3 pA/√Hz,产生的1 nV/√Hz对于AD5791的输出电阻而言可忽略不计。DAC和输出放大器的总噪声为

    当输出设置为0 V时,该值就是预期的噪声。随着DAC输出增大,噪声以LTC6655BHLS8-5 基准电压源为主。图4显示了5.0 V输出电压对应的输出功率谱密度。

    图4.噪声功率谱密度,VOUT = 5.0 V