本應用筆記探討了如何從通用單電源單極性數模轉換器（DAC）產生高壓，高電流，高性能雙極性輸出。在這種情況下，模擬IC的行業趨勢趨向于單電源數模轉換器（DAC），本文說明了外部運算放大器如何通過增加電壓基準來轉換單極性DAC以提供雙極性工作。和所需的電阻器。
走非常規路線
“上下樓梯”一詞來自同名電影，戲劇和書籍。這是一部以紐約市一所學校為基礎的喜劇。標題使人想起了一條規則，即懲罰學生走上預留下來的樓梯的懲罰。對于年輕人來說，爬樓梯或下降的自動扶梯總是一個很大的誘惑。有人可能會說孩子在“跳出框框思考”或違反規矩，也許他是。顯然，他正在挑戰常規流程中的預期或強制流程。他還展示了如何通過非常規的路線大膽地實現目標。這里給我們的工程師們上了一課。
有時，當我們設計模擬電路時，設計“元素”只是不想放在一起。該解決方案似乎異常難以捉摸。例如，當我們需要單極性DAC的雙極性輸出時。當今行業的趨勢是朝著更小，更低功耗和更高性能的設備發展，這在解決解決方案問題時非常出色。但是，同樣的低壓單極性DAC無法直接在高性能，高壓，大電流或雙極性應用中運行。任何其他電路都不得降低DAC的性能。在這種情況下，是時候上自動扶梯，嘗試一些不同的事情了。我們向您展示了如何通過添加高壓運算放大器來從單極性DAC產生雙極性輸出。
修改“理想的”單極性DAC
下面顯示了一個簡單的雙極性輸出電路。它包含一個單極性DAC，一個精密基準電壓源和一個精密運算放大器。
典型的雙極性輸出工作電路。
該電路的輸出功能可以通過對理想運算放大器進行兩個常見假設得出：
輸入運算放大器電流為0。
在穩定條件下，V +輸入等于V-輸入。
根據基爾霍夫（Kirchhoff）的當前定律，V節點的等式為：
實際上，我們已經推導了一個差分放大器的方程，其中第一個元素是同相輸入，第二個元素是反相分量，每個都有其增益。
針對實際應用優化“理想” DAC
如我們所見，轉換理想的單極性DAC很容易。但是，我們生活在沒有理想的現實世界中。圖1中的每個組件都有其自己的精度水平，這共同有助于DAC的最終輸出精度。必須對每個系統進行特性分析和校準，以達到應用要求的精度。因此，即使您可能選擇高精度的16位DAC，也應特別注意選擇適當的電壓基準，放大器和反饋電阻。哪個成分是最不準確的因素？哪些參數對雙極性應用最關鍵？這些既不是簡單的問題，也不是瑣碎的問題。經驗不足的工程師可能會驚訝地發現，即使是簡單的電阻器也可能對該設計修改非常關鍵。
使非常規實用—所需的雙極性DAC
單極性，16位，無緩沖DAC可以通過添加外部精密運算放大器來執行雙極性操作。這種配置的兩個例子是16位MAX542和MAX5442 DAC，它們使用集成的0.015％（最大）匹配縮放電阻RFB和RINV，以實現簡單的雙極性輸出擺幅（圖2）。
這些16位DAC使用外部運算放大器來提供雙極性輸出。
這些DAC的使用消除了輸出緩沖器的重復，節省了PCB面積，并為我們的客戶提供了易于使用且具有成本效益的解決方案。
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