通过激励板外传感器和负载实现噪声抑制

　　1 缓冲电压DAC

　　集成式缓冲电压DAC，如AD5683R或AD5686R，可以实现高压摆率、高带宽，而且功耗更低。 这一点非常重要，原因如下： 电路板温度降低，每块电路板可以容纳更多元件数量(不会增加功耗)，功效得到提升。

　　内部放大器的阻抗(开环阻抗，简称ZO)可能变大(不要与闭环阻抗Z_OUT相混淆)，对最大负载电容形成限制。 如果与运算放大器输出相连的电容超过最大允许值，结果会影响运算放大器的稳定性，可能导致放大器振铃和振荡。 然而，有两种基于缓冲电压DAC的方法有助于减少运算放大器的不稳定性： R_SHUNT方法和外部负载网络补偿(即缓冲电路)法。

　　R_SHUNT法要求尽量减少外部元件数量。 原理很简单——在运算放大器与负载之间放置分立式电阻，从而实现运算放大器的隔离。 R_SHUNT在反馈网络的传递函数中增加一个零，结果使闭环在高频下能保持稳定。 选择的这个零应至少比增益带宽积(GBP)低一个十倍频程。

　　但一个问题随之而来，因为DAC的技术规格不包括这个数字(不过，相关性不大，因为内部运算放大器充当的是缓冲器)。 在这种情况下，根据经验法则，应该选择一个尽量小的值，以减少电阻的影响，其范围一般在5 Ω至50 Ω之间。

　　使用该方法时，负载电压会下降，因为这种方法在物理上实现为一个电阻分压器，会影响其他规格(比如，压摆率降低，建立时间延长等)。 结果，这种方法会使DAC在负载或传感器端的整体性能下降。

　　但提高R_SHUNT值会增加阻尼比，因而这种方法很适合驱动电机。 然而，我们不建议使用小幅度负载和低电压轨，就如在惠斯登电桥激励中那样，因为幅度可能大幅下降。 减小电压范围，比如，使用阻抗为1 kΩ的5 V供电轨，可使降幅限制在2.5%左右(图2)。

　　缓冲法(或RC分路法)不会减小负载电压范围，因而是低电压应用的首选方法。 这种方法背后的原理略有不同。 缓冲网络会减小靠近振荡频率的负载阻抗，使负载的实部低于虚部，从而改变相位。 正确的元件值通过分析与负载相连的DAC的瞬态响应，凭经验确定。 一般地，计算时假设，缓冲GBP低于1 MHz;此时，假设寄生电缆电容为47 nF，则Z_电缆 = 1/2π × 1e6× 47e–9 = 0.3 Ω。

　　理想电阻应低于1 Ω。R_SNUBBER值越低，过冲就越低。 但从实际应用来看，我们选择R_SNUBBER = 10 Ω。缓冲器极需要比振荡频率高1/3，C_SNUBBER = 3/2π × 10 × 1e6 = 47 nF。

　　缓冲法和分路法对于补偿或隔离容性负载十分有用，当负载或传感器需要远程激励时，可使DAC保持稳定。

　　上面的例子基于AD5683R DAC。 这款鲁棒的器件采用超小封装，具有2LSB积分非线性(16位)和35 mA的驱动能力，集成一个基准电压源和4 kV ESD保护机制，适用于负载或板外传感器的激励。