SPICE模型如何仿真到DAC輸入數(shù)字信號鏈

Kunal Gandhi /Pahul Rrakash

對于工程師來說，最令他們擔(dān)心和緊張的時(shí)刻也許就是他們的設(shè)計(jì)從制造廠返回、準(zhǔn)備進(jìn)行測試的時(shí)候。雖然在實(shí)驗(yàn)室中首次看到我們的概念或者設(shè)計(jì)作品時(shí)令人很激動，但是有時(shí)我們也必須接受重大失敗的現(xiàn)實(shí)。

在這篇博客中，我們將重點(diǎn)講述系統(tǒng)性能預(yù)測及如何避免設(shè)計(jì)失敗?？闪⒓从橙胛夷X海中能避免這些失敗的術(shù)語就是“仿真”。當(dāng)前，除了數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （DAC） 之外，用戶可以在SPICE仿真工具中建模并仿真模擬信號鏈組件中的絕大多數(shù)組件。借助于針對高精度DAC的SPICE模型，在實(shí)現(xiàn)實(shí)際硬件前，電路板工程師不再需要完全依賴于手算結(jié)果。

我們可提供兩款不同的SPICE模型。其中的一個使用簡單的n位寬并行接口，如圖1中所示，此模型與所有TINA-TI版本器件兼容。而另外一款模型使用一個串行SPI接口，如圖2中所示，他與工業(yè)用TINA-TI器件兼容。兩款不同的模型包括針對DAC和輸出放大器的重要直流特性，諸如偏移誤差、增益誤差、輸出電壓到電源軌擺幅、溫度漂移和靜態(tài)電流。其他交流參數(shù)特性包括轉(zhuǎn)換速率、穩(wěn)定時(shí)間、加電毛刺脈沖和穩(wěn)定性。SPI接口模型還完全復(fù)制了數(shù)字接口，并且可被用來仿真到DAC輸入的數(shù)字信號鏈。

圖1 – DAC8411 模型（并行）

圖2 – DAC8411模型（串行）

預(yù)測和推斷DAC或運(yùn)算放大器在驅(qū)動特定負(fù)載時(shí)的運(yùn)行方式是所有設(shè)計(jì)的一個重要方面。我們來看一個示例，在這個示例中我們用DAC8411 *** 模型來模擬穩(wěn)定時(shí)間。

圖3左側(cè)顯示DAC輸出的瞬態(tài)仿真，代碼步長從?滿量程到?滿量程。在這個仿真中，DAC正在驅(qū)動一個與200pF電容器并聯(lián)的2kΩ電阻負(fù)載-同樣的負(fù)載被用來指定數(shù)據(jù)表中的穩(wěn)定時(shí)間。***。

圖3 – DAC8411 瞬態(tài)仿真

但是，如果你驅(qū)動的負(fù)載與數(shù)據(jù)表中指定的負(fù)載不同的話該怎么辦呢？圖4左側(cè)顯示了一個仿真。在這個仿真中，DAC輸出上被施加了一個更大的值為20nF電容負(fù)載。在這個情況下，瞬態(tài)仿真顯示出在DAC輸出上有相當(dāng)大的振鈴，或者說是振蕩，其原因是輸出放大器在其上有較大電容負(fù)載時(shí)所表現(xiàn)出的不穩(wěn)定性。所提供的完整SPICE模型有助于較早地捕捉到此類問題，這樣的話，在首次原型機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)就可以將補(bǔ)償組件包含在內(nèi)。

圖4 – DAC841120nF電容負(fù)載時(shí)的瞬態(tài)仿真

總的來說，針對高精度DAC的最新SPICE模型主要是為工程師和設(shè)計(jì)人員提供一個獨(dú)特的方法來仿真整個模擬信號鏈，盡早發(fā)現(xiàn)問題并且縮短上市時(shí)間。下面的兩個TI高精度設(shè)計(jì)可以使你動態(tài)地了解全新的DAC ***：

TIPD158-低成本回路供電4-20mA發(fā)射器電磁兼容性/電磁干擾 （EMC/EMI） 性能已經(jīng)測試

TIPD160-基于數(shù)字可調(diào)倍乘數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （MDAC） 的狀態(tài)可變濾波器