AD9708及其在数据采集系统中的应用

概述

AD9708是ANALOG公司生产的TxDAC系列数模转换器。它是采用单电源供电的低功耗电流输出型14位并行高速数模转换器。AD9708采用+3V或+5V单电源供电，两路电流输出，转换速率高达125MHz，建立时间不大于35ns，转换精度为1/4 LSB。在+5V电源供电的情况下，其功耗为175mW；在+3V电源供电的情况下，其功耗为45mW，并且还具有省电工作模式，在此模式下+5V电源供电时，其功耗仅为20mW。AD9708采用28脚SOIC或28脚TSSOP封装，如图1所示。

为了特殊的需要，AD9708还兼容8位、10位和12位并行数据输入。当AD9708被设置成8位数据输入时，只要把管脚1设为最高输入有效数据位（MSB），管脚8设为最低输入有效数据位（LSB）即可。

引脚排列及功能

引脚1（DB13）：最高输入有效数据位；引脚2～13（DB12～DB1）：数据输入端；引脚14（DB0）：最低输入有效数据位；引脚15（SLEEP）：休眠控制端；引脚16（REFLO）：参考地（当内部＋1.2V参考电压启用时，如果把此脚接模拟地，则内部参考电压禁用）；引脚17（REFIO）：参考输入输出端；引脚18（FS ADJ）：输出电流调整端；引脚19（COMP1）：噪声衰减模式设置端（最优设置为在此引脚与模拟供电端串接0.1μF电容）；引脚20（ACOM）：模拟共用端；引脚21（IOUTB）：电流输出端，当输入数据位全为0时，输出电流最大；引脚22（IOUTA）：电流输出端，当输入数据位全为1时，输出电流为0；引脚23（COMP2）：开关驱动电路偏置控制；引脚24（AVDD）：模拟供电电压(+2.7 ~＋5V)；引脚26（DCOM）：数字共用端；引脚27（DVDD）：数字供电电压(+2.7~＋5V)；引脚28（CLOCK）：时钟输入端。

内部结构与功能

AD9708的内部功能框图如图2所示，AD9708内部集成了＋1.2V参考电压、运算控制放大器、电流源和锁存器。AD9708也可以用外部参考电压来工作，通过调整连接18管脚的外接电阻(RSET)可使输出电流值在2～20mA范围内变化。两个电流输出端IOUTA和IOUTB成互补关系，当输入数据全为高时（例如DAC CODE＝214-1＝16383），IOUTA的输出值为满值，而IOUTB输出为0。输入数据与输出电流的表达式为：IOUTA＝(DAC CODE/16384)×IOUTFS;IOUTB＝(16383-DAC CODE )/16384×IOUTFS。其中，IOUTFS是和参考电流IREF有关的参量，且它们有以下关系：

IOUTFS =32× IREF

其中 IREF = VREFIO/RSET

若在两输出端加上匹配的负载电阻，可将电流值转换为电压值，电路连接如图3所示，输出电压为：VOUTA=IOUTA×RLOAD；VOUTB= VOUTB×RLOAD。

在特定的电路应用中，常会遇到输出驱动能力不够的现象，为了克服这一现象，可在AD9708的输出端加一运算放大器对其输出进行放大，参考电路如图4所示。

按照图3所示在输出端直接加匹配的负载电阻，以及图4所示只在一个输出端加运放的方法，得到的电压只有正极性。为了得到正负极性的电压输出，可以把两输出端IOUTA和IOUTB接成差模输出，参考电路如图5所示，输出电压为：VDIFF =(IOUTA-IOUTB)×RLOAD；VDIFF = {(2DACCODE-16383)/16384}×(32RLOAD/RSET)×RREFIO。

AD9708必须在时钟的驱动下才能把输入数据存入片内的锁存器中，其触发方式为沿触发（上升沿触发），其时序图如图6所示。

图6中，输入建立时间tS = 2.0ns，输入保持时间tH = 1.5ns，时钟的脉冲宽度tLPW = 3.5ns，输出建立时间tST = 35ns，输出延迟时间tPD = 1.0ns。

应用电路

高速并行14位数模转换器AD9708可广泛地应用于数据采集、仪器测量、遥感控制和终端显示等领域之中。图7是AD9708在高速数据采集系统中的具体应用，此电路有三种电源供电，它们分别是：模拟+5V、模拟-5V以及数字+5V，并且还有两种接地方式，即模拟地和数字地，上述的供电方式和接地方式是为了电路的抗干扰需要而设计的。其工作过程如下:被采集的数据以数字形式存入RAM（芯片U1）内，当需要把这些以数字形式存入RAM的信号拟合成模拟信号时，RAM就把数字信号输出，暂存到锁存器74LS373之中，接着，数模转换器AD9708把这些数字信号转换成模拟信号以电流的形式输出；AD9708的两输出端IOUTA和IOUTB被接成差模输出形式，此差模输出信号再经运算放大器AD817放大，以既有正极性又有负极性的模拟信号输出。如果输出的信号幅度需要进行调整时，可调整电路中的电位器W1；如果输出信号的正峰值和负峰值不对称时，可调整电位器W2来加以校正。另外，输入时钟信号（CLOCK signal）频率的高低可以决定AD9708转换信号的速率。■