电子设备的全球使用对dac提出了很高的要求，以将数字系统连接到光纤通信网络等世界，偏置光电二极管或数字控制设备，如电源，以精确地提供稳定，高分辨率的电流，从非常低的微安到数百毫安。DAC的输出级可以设计成提供电压或电流输出。本应用程序说明讨论当前输出类型及其预期的应用程序。

当前的DAC架构

什么是DAC?

数字转换器(也称为DAC或D/A转换器)是一种将数量的数字表示转换为离散值的电子设备。DAC的输入通常是数字二进制代码。该代码与已知的参考电压一起，在DAC的输出处产生电压或电流。理解“离散”这个词非常重要，因为DAC不能提供连续时间输出信号。相反，它提供了“步骤”。这些步骤可以进行低通滤波以获得连续信号。通过增加DAC的分辨率，增加了离散步长，减小了步长(从而减小了量化误差)。这个操作产生的信号与连续时间信号非常接近。

图1显示了当前典型的DAC架构。该电流DAC由一系列R-2R电阻和开关组成。当接口数字输入代码被命令时，内部2R支路电阻相应地通过开关指向V(REF)或地。通过负载后的输出是其值与V(REF)/2(n)成正比的电流。其中n为所选交换机的个数。

DS4402电流DAC

图2显示了DS4402/DS4404电流DAC的功能图。

DS4402/DS4404分别是两个和四个I(2)C可调电流dac。每个设备都可以吸收或输出电流。每个输出有31个汇和31个源设置，它们由I(2)C接口控制，外部电阻R(FS0)到R(FS3)设置每个输出的满量程范围和步长。

DS4402/DS4404的应用

DS4402/DS4404可以吸收和输出高达±2mA的电流，使其成为理想的电流dac，用于电源调节，电源余量和可调电流吸收或源。

图3显示了用于控制电源输出电压±20%裕度的DS4402/DS4404的原理图。可调电源具有2.0V的DC-DC变换器输出电压V(OUT)和0.8V的DC-DC变换器反馈电压V(FB)。

R(0A)和R(0B)电阻的取值如下:

V(fb) = V(out) × r / (r (0a) + r (0b))

式中，V(OUT) = 2.0V, V(FB) = 0.8V

将式2中的VOUT和VFB代入式1得到式3。

0.8 = 2.0 × r (0b) / (r (0a) + r (0b))

重新排列方程3得到方程4。

R0a = 1.5 × r0b

选择I(OUT0)为0.8mA，约为DS4402/DS4404的中程源汇电流。

从图3中，I(OUT0) = I(0A) - I(0B)

同样，从图3中，I(0B) = V(FB) / R(0B)

I(0a) = (v (out) - v (fb)) / r (0a)

将式4、6、7代入式5，得到式8。

R b (0) = ((V(出)- V (FB)) / 1.5 - V (FB)] /我(OUT0)

若要实现电源电压20%的裕度，请将“V(OUT)”设置为2.4V。

根据式8，计算R0B为3330o, R0A为500O。在这种配置中，DS4402/DS4404电流dac具有±0.8mA的源电流和下沉电流能力，允许输出电压从1.6V线性移动到2.4V。

MAX5550当前DAC

MAX5550双10位DAC具有每个DAC高达30mA的高输出电流，这使得它非常适合需要大约10mA至20mA直流电流的PIN二极管偏置应用。

MAX5550的功能框图如图4所示。

射频(RF)衰减在无线设计中通常需要作为可变衰减器来减少或增加射频信号到适当的水平以满足系统要求。图5显示了一个典型的PIN二极管偏置电路。当来自MAX550的直流偏置电流增大时，PIN二极管的正向电阻减小，从而减小射频信号路径中的衰减。同样，当来自MAX550的直流偏置电流减小时，PIN二极管的正向电阻增大，这反过来又增加了RF信号路径中的衰减。

系统控制器通过改变MAX5550通过PIN二极管的电流源来调节PIN二极管电阻(R(PIN))值。因此，可以使用MAX5550电流DAC来控制信号衰减。

MAX5112/MAX5113当前DAC

可调谐激光二极管要求具有高电流输出、低噪声和低数字馈通的高精度电流源。MAX5112/MAX5113缓冲电流dac是专门设计的，特别适合可调谐激光控制，因为它们可以驱动高达300mA的可调谐激光，并提供可调谐激光二极管所需的其他有吸引力的功能。MAX5112和MAX5113分别设计用于与I(2)C和SPI接口。

图6显示了14位MAX5112/MAX5113 dac，具有9通道电流输出dac。该器件采用+3.0V低电源供电，无需任何调整即可提供14位性能。该器件的输出范围被优化为偏置高功率可调谐激光源。9个通道中的每一个都提供从2mA到300mA的电流源。此外，MAX5112/MAX5113设计用于提供额外电流或通过并联连接DAC输出来实现更高的分辨率。

MAX5112/MAX5113在满量程时也提供低噪声密度，在2mA时仅为0.5nA/vHz，在300mA时为56nA/vHz，数字接口馈通保持在约4LSB的低水平，如图7所示，以确保激光二极管应用的低抖动操作。

MAX5112/MAX5113电流dac的应用

MAX5112/MAX5113设计用于提供高达300mA的电流源和低至-60mA的电流吸收。这个吸引人的特性允许控制通过受激发射放大入射光的半导体光放大器(SOA)，要么通过引入高达300mA的电流来设置增益以补偿传输损耗，要么通过降低高达-60mA的电流来设置衰减，如图8所示。

图9显示了Lumentum LambdaFLEX 可调谐10G TOSA。这款高性能可调谐激光发射机集成了一个14位多通道电流输出DAC，具有I(2)C接口，可连接激光、SOA和M-Z功能。

结论

电流dac具有不同的输出电流水平，即低、中、高。低电流DAC可以提供µA到几mA的输出，介质器件可以提供数十mA的输出，高输出电流部分可以提供数百mA的输出。它们是专门为不同的应用设计的。采用DS4402/DS4404等小电流输出dac对电源输出电压进行优化调节。MAX5550等中电流输出DAC专为PIN二极管偏置而设计，只需要高达20mA的电流。大电流输出DAC，如MAX5112/MAX5113，能够输出和吸收高达300mA和低至-60mA的电流，是专门为高性能可调谐激光发射机和控制SOA的增益和衰减而设计的。

参考文献

1. Lumentum LambdaFLEX 可调10G TOSA

商标

• Lumentum LambdaFLEX 是Lumentum Operations LLC的注册商标。