（文章来历：电子产品世界，作者：Jim Williams ， J.Brubaker ， P.Copley ）
导言
近来，高精度、外表等级的数模转化技能取得了明显的前进。10年曾经，12位数模转化器（DAC）就被认为是优质器材。现在，16位DAC现已面市，而且在体系规划中的使用也越来越遍及。这些16位DAC是真实的精细型器材，其线性差错小于1LSB，温度漂移低于1ppm/℃。可是，有些DAC使用还需求更高的功能。主动测验设备、仪器、校准外表、激光修整器、医疗电子产品以及其它使用常常需求16位以上的DAC准确度。人们现已出产出了电路组件办法的18位DAC，不过它们价格贵重，而且需求进行经常性的校准。准确度达20位乃至23位以上（0.1ppm/℃！）的DAC由手动开关式开尔文-华莱（Kelvin-Varley）分压器来供给。这些器材尽管具有令人惊叹的准确度，但缺陷是体积巨大、速度缓慢且价格极为贵重。其使用领域一般局限于规范实验室。一项有利的开发将是一款易于结构且无需频频校准的实用型20位（1ppm） DAC。
20位DAC架构
图1描绘了一款20位（1ppm）DAC的架构。该电路根据一款刻度和零点漂移低于0.02ppm/℃的真实1ppm模数转化器的面市。这款型号为LTC400的器材在数字校对环路被用作一个反应组件，以完成20位DAC。
图1： 根据环路的20位DAC概念图。数字比较答应模数转化对DAC差错进行校对。LTC2400 模数转化器的低不确定性特征有望完成1ppm的输出准确度
实际上，“隶属”20位DAC的输出由“主控”LTC2400 模数转化器来监督，后者将数字信息馈送至一个代码比较器。该代码比较器担任区别用户输入字和LTC2400的输出，并向隶属DAC供给一个校对代码。环路以这种办法把隶属DAC的漂移和非线性接连校对至一个由模数转化器和VREF所决议的准确度。对DAC的仅有要求是其应具有单调性。环路中的其它组件均无需安稳。
该环路具有许多符合要求的特点。如前文所述，准确度限值是由模数转化器及其基准来设定的。其它组件均无需安稳。此外，环路特性还对低阶位变址和颤动进行了均匀处理，然后消除了环路所固有的小信号不安稳性。最终，可选用传统的远端采样或经过把模数转化器置于负载侧来完成数字化采样。该模数转化器选用SO-8封装，且外部组件很少，因此使得这种数字化开尔文（Kelvin）检测电路成为一种实用型计划。
电路细节
图2为该1ppm DAC的具体原理图。隶属DAC由两个DAC组成。代码比较器输出的较高16位被馈送至一个16位DAC（“MSB DAC”），而较低的位则被一个独自的DAC （“LSB DAC”）所转化。尽管向两个DAC供给了一共32位，但有8位是堆叠的，因此可在一切的条件下保证环路捕获特性。组合式DAC的组成24位分辨率供给了低于第20位的4位变址规模，然后保证了一个1ppm精度等级的安稳LSB。A1和A2把DAC的输出电流变换为电压，并在A3上相加。对A3的放大系数进行了恰当的设置，以使校对环路可以一直捕获并校对零标度和全标度差错的任何组合。A3的输出（即电路输出）被馈送至LTC2400模数转化器。LT？010供给缓冲处理以驱动负载和电缆。由代码比较器来区别该模数转化器的数字输出和输入字，并发生一个校对代码。该校对代码被加至MSB和LSB DAC，然后对反应环路进行补偿。环路的完整性由模数转化器和电压基准差错来决议。选用5V供电电源的模数转化器上的电阻器和二极管可维护其免遭意外A3输出（上电、瞬变、掉电等）的损坏。A4是一个基准负输出转化器，而A5则担任向两个DAC供给一个洁净的接地电位。
图2 1ppm DAC的细节
线性度考虑
模数线性度决议了DAC的整体线性度。模数转化器具有约 ±2ppm的非线性度。在容许该差错的使用中，可将其忽略不计。假如需求1ppm的线性度，则可经过使用软件办法对剩余的线性度差错进行校对来完成。
DC功能特征
图3 线性度曲线显现了在一切代码条件下差错均不超越1ppm
图3描绘了线性度与输出代码的联系曲线。数据显现：在一切的代码条件下线性度差错均不超越1ppm。由图4可见，在0.1Hz至10Hz通带中测得的输出噪声约为0.2LSB。设备的局限性 （它设定了一个约0.2mV 的噪声层） 对该丈量成果发生了细微的负面影响。
图4 输出噪声低于1uV
动态功能
模数的转化速率与环路的采样数据特性和低速放大器组合起来，规则了一个较低的DAC呼应。图5的转化呼应需求大约150ms的时刻。
图5 DAC输出全标度转化特性
如图6所示，至1ppm（±5mV）以内的全标度DAC安稳时刻约需1400ms。一个500mV的较小阶跃（图7）仅需100ms的时刻便可安稳至1ppm以内。
图6 在一个全标度阶跃后的高分辨率安稳状况，安稳时刻是1400ms至1ppm以内
图7 关于一个500uV的转化，小阶跃仅需100ms的时刻便可安稳至1ppm以内
结语
表1给出了1ppm DAC标准的概要。这些标准应被视作辅导原则，由于不同的选项和明显的误差将对功能发生影响。请参阅相应的附录，以了解规划的具体说明书和折衷计划。
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