当挑选数模转换器
(DAC) 时，规划师能够从品种繁复的 %&&&&&% 中挑选。DAC 能够针对具体的运用区分红许多不同类别。不过，DAC 的区分也能够简化，仅分红 DC 或低速调理所需的 DAC和发生高速波形所需的 DAC。 本文专心于低速运用所需的 DAC，而不管该运用是低分辨率仍是高分辨率、是大略调理仍是精密调理。
就挑选低速 DAC 而言，决议规划是闭环、开环或“设定后便不需再干预”的体系是很重要。每一种规划都需求一个具某些要害功能标准的 DAC。
闭环体系
闭环体系包含一条反应通路，以检测和校准任何差错。传感器依据比如伺服电动机、流量阀或温度检测单元等的物理参数监督输出。然后传感器将数据馈送回操控器，而操控器则运用这个信息决议是否需求校对。
DAC 和模数转换器 (ADC) 是坐落闭环体系中心的要害组件。DAC 用在前馈通路中以调理体系，ADC 用在反应通路中，以监督这些调理的作用。它们一同施加和检测模仿操控信号，以真实地调理它们操控的参数。
电动机操控是这类闭环体系的一个比如，如图 1 中具体阐明的那样。首要，将一个想要的输出 (设定点) 加到操控器上，操控器对这个输出和反应信号进行比较。假如需求校对，那么操控器会调理 DAC 的输入编码，然后 DAC 在其输出端发生一个模仿电压。该 DAC 的输出电压经过一个功率扩大器扩大，以给电动机供给所需的驱动电流。
图 1：闭环体系举例
在这个闭环体系的下一级，用一个转速计丈量电动机的旋转速度。旋转信号是该闭环体系的实践输出或可变进程。ADC 将该转速计的输出数字化，并将数据发送到操控器，在操控器中，由算法决议是否需求在 DAC 输出以及终究的电动机上进行任何校对。选用这种方法，差错被降到可接受的水平。抱负情况下，反应答应闭环体系消除一切差错，然后有用地约束噪声、温度、外力或其他不想要的信号等任何差错来历的影响。
闭环体系的功能取决于精确的反应通路，包含传感器和 ADC。本质上，反应通路补偿了前馈通路的差错。由于 DAC 在前馈通路中，其积分非线性 (INL) 差错就主动得到了补偿。INL 差错是 DAC 输出端实践的传递函数与抱负传递函数之间的差错。不过，DAC 有必要有杰出的差分非线性 (DNL)，而且有必要相关于数据表中规则的位数呈单调性。DNL 差错是 DAC 模仿输出端的实践电压改动与抱负电压步进 (等于 DAC 输入编码中 1 个最低有用位 (LSB) 步进) 之差。单调的 DAC 意味着，模仿输出一直跟着数字编码的进步而进步或坚持与其相同 (反之亦然)。一直大于 -1LSB 的 DNL 标准意味着单调性。图 2 显现 DAC 模仿输出电压相关于 DAC 输入编码的传递函数。
假如 DAC 不是单调的，那么会存在一个负反应变成正反应的区域。这或许导致振动，而振动终究或许破坏电动机。
图 2：DNL 传递函数
开环体系
开环体系没有反应通路。这意味着，体系本身有必要是精确的。开环操控关于杰出界说的体系是有用的，在这类体系中，输入编码及其在负载上所导致举动之间的联系是已知的。假如负载不是十分可猜测的，那么最好运用闭环操控。
开环体系的一个比如如图3所示。在这个比如中，DAC 驱动凌力尔特稳压器 LT3080 的 SET 电压引脚。SET 引脚是差错扩大器的输入和输出电压的调理设定点。LT3080 的输出电压规模为 0V 至肯定最大额外输出电压。
DAC 的分辨率决议 SET 引脚调理的步进巨细。例如，一个具有 5V 基准的 8 位 DAC 有 5V / 28 = 19.5mV 的 LSB。一个具有相同 5V 基准的 12 位 DAC 有 1.2mV 的 LSB，一个 16 位 DAC 有 76µV 的 LSB。这意味着，就一个抱负 DAC 而言，数字编码每增大一次，模仿输出都应该添加 76µV。
开环体系中的其他重要参数包含偏移、增益差错、基准电压差错以及这些参数随时刻和温度改动的稳定性。INL 特别重要，由于与闭环体系比较，DAC 的 INL 对体系的整体线性度有直接影响。
图 3：开环体系举例
“设定后便不需再干预”的体系
DAC 线性度起到重要作用的第三种运用是“设定后便不需再干预”的体系。在这类体系中，调理或校准只进行一次，或许在制作时或装置时。因而，这类体系一开始是一 种闭环体系，然后又变成开环的。所以，与初始精确度 (偏移、增益差错、INL) 有关的任何参数都不要害，由于这些参数在调理时都得到了补偿。可是一旦反应去掉，稳定性就变得很要害了。标明稳定性的数据表功能标准包含：增益差错漂移、 失谐和基准漂移。
图 4 显现一个“设定后便不需再干预”的运用比如。在这张图中，一个较低分辨率的 DAC 驱动一个可编程增益扩大器，该扩大器设定精准 DAC 偏移调理引脚上的电压。在初始体系校按时，该较低分辨率 DAC 用来有用地校准精准 DAC 的增益偏移。这个调理代码能够存储在非易失性存储器中，并在体系每次加电时装载。
图 4：“设定后便不需再干预”的体系举例
进一步了解 DAC DC 功能标准
一旦决议了闭环、开环或“设定后便不需再干预”体系的类型，就该挑选最好的 DAC 了。正如之前说到的那样，有些运用需求大略调理，这意味着体系仅需求有限数量的可变设置。在这种情况下，8 位或 10 位分辨率的 DAC 一般就满足了。就需求更精密操控的体系而言，12 位 DAC 能够供给满足的分辨率。在今日的市场上，16 位和 18 位 DAC 供给最精密的每 LSB 分辨率。
LTC2600 是一种 16 位 8 通道 DAC，是为闭环体系而规划的。看一下它的 DC 功能标准会发现这是很明显的。典型的 INL 是 ±12LSB，最大值为 ±64LSB。典型的 INL 随输入代码的改动曲线在图 5 的下部显现了这些功能标准。16 位单调性和 ±1LSB DNL 差错答应在前馈通路中进行精准操控。正如前面说到的那样，前馈差错对闭环体系来说不重要，只需该 DAC 是单调的就行。
图 5：LTC2656 与 LTC2600 的比较
相反，新的 LTC2656 是一种 8 通道 DAC，一切 8 个 DAC 都供给 16 位单调性和杰出的 ±4LSB INL 差错，然后使该器材或许一起合适开环和闭环体系。LTC2656 封装中一切 8 个 DAC 的典型 INL 随代码改动的曲线如图 5 所示。在 16 位 8 通道 DAC 类别中，LTC2656 供给最佳 INL。
单个封装中的 8 个 DAC 都完成高线性度不是一个简略的规划使命。封装压力和电压随温度的漂移都有必要在规划中考虑到。单个 DAC 完成较严厉的 INL 功能标准会简略得多。例如，凌力尔特公司供给的 LTC2641 是一种单 16 位 DAC，该器材供给 ±1LSB INL 和 DNL 的最高 DC 功能标准。
除了 INL 和 DNL，其他要考虑的重要 DC 功能标准是偏移差错 (或零标度差错) 和增益差错 (满标度差错)。偏移差错表明，在 (或挨近) 零标度输入编码时，实践传递函数与抱负传递函数的匹配程度。就需求直到地的精准操控运用而言，偏移差错是十分重要的。LTC2656 供给十分低的 ±2mV 最大偏移差错。
增益差错表明实践传递函数斜率与抱负传递函数斜率的匹配程度。增益差错和满标度差错有时可交换运用，可是满标度差错一起包含增益差错和偏移误 差。LTC2656 供给 ±64LSB 的最大增益差错，这等于满标度的0.098% (64/65536)，是一个十分小的最大增益差错。
具有十分好的偏移和增益差错的 DAC 或许答应体系不用运转操控器或 FPGA 中软件的校准周期。一个随时刻和温度改动漂移十分小的 DAC 还使规划更简略，由于体系工程师不需求常常校准。
图 6：LTC2656 方框图
±10V 输出的 DACs
之前说到的 DAC 用于单电源或单极性 0V 至 5V 体系。不过，有些闭环、开环或“设定后便不需再干预”的体系需求 ±10V DAC。就这些高压体系而言，规划师既能够用具可编程增益扩大器的单极性 0V 至 5V DAC来履行增益和电平移动，或许也能够由 DAC 直接供给 ±10V 的信号。
凌力尔特公司供给单、双和四通道 DAC 供客户挑选，这些 DAC 供给高达 ±10V 的输出电压。LTC1592 是单通道 16 位 DAC 的一个比如，该器材供给两个单极性和 4 个双极性可由软件编程设定的输出电压规模，包含 0V 至 5V、0V 至 10V、±2.5V、±5V、±10V 和 -2.5V 至 7.5V。因而，同一个 DAC 既能够用于单极性体系也能够用于双极性体系，而无需彻底地从头设定操控器。例如，将 DAC 输出规模从 0V 至 5V 改动到 ±10V，仅需求改动至 DAC 串行位流中的两个位。
定论
DAC是开环、闭环或“设定后便不需再干预”体系的要害组件。这类体系每一种都需求 DAC 供给不同等级的精确度和分辨率。在特定分辨率时，总是有一些要素需求权衡，如价格、封装巨细、基准精确度和输出阻抗。就最高精确度的体系而言，挑选 DAC 时很重要的是不只要考虑数据表第一页上供给的位数是多少，还要考虑 INL、DNL、偏移差错、增益差错等 DC 功能标准确保有多高的精确度。
