设计说明

该电路显示了如何仅使用外部运算放大器和电阻器将正单极数模转换器（DAC）输出转换为负单极输出。对于许多应用，例如通信有效载荷和雷达成像有效载荷，射频信号链末端都有射频功率放大器，并可以使用 DAC 输出来偏置氮化镓（GaN）功率放大器（PA）的栅极。要使这些放大器断电，必须对栅极施加负电位。因此，使栅极电压默认为负值是有利的。PA 偏置应用还需要比大多数 DAC 更强的电流输出拉电流和灌电流能力。

这些设计目标是利用电压输出 DAC121S101QML-SP、外部基准以及 LMP7704-SP 实现的。DAC 输出和基准输出连接到差分放大器，基准连接到反相输入。这使得 DAC 的零标度输出能够将放大器的输出设置为其负满标度值。

设计步骤

1. 根据初始开启关键要求（如分辨率、通道数、输出精度和电源）为电路选择 DAC。这些性能要求取决于应用，可能会发生变化。不过，还必须考虑其他一些项目：
   • 需要通过用于提供差分放大器失调电压的基准来提供电流。电流从基准流过反馈网络中的电阻器（R1 和 R3），到达放大器的输出端。当 DAC 输出为 0V 并且放大器的输出处于其最大负电位时，会产生最大电流。下面的公式显示了如何计算该电流。如果电流负载对于所需的 DAC 基准而言太大，则应向电路添加一个单位增益缓冲器。
   • DAC 的输出还必须驱动阻性负载（包含 R2 和 R4）。以下公式表示所需的最大电流驱动能力：
   • 输出范围为 0V 至 V_REF 的 DAC 实现针对负输出优化分辨率。
2. 使用以下公式计算系统的输出范围。此时假设 R3 和 R4 相等并且 R1 和 R2 相等。
3. 选择电阻器值以在输出噪声和功耗之间实现平衡。较低的电阻值可以最大程度降低电阻器的热噪声，但会增加功率损耗。最小电阻值受 DAC 的输出和基准输出的驱动能力的限制。输出传递函数的精度在很大程度上取决于电阻比的精度。建议使用高精度电阻器。