低速數(shù)模轉(zhuǎn)換器選型的權(quán)衡及分析

　　DAC 線(xiàn)性度起到重要作用的第三種應(yīng)用是設(shè)定后便不需再過(guò)問(wèn)的系統(tǒng)。在這類(lèi)系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)或校準(zhǔn)只進(jìn)行一次，也許在制造時(shí)或安裝時(shí)。因此，這類(lèi)系統(tǒng)一開(kāi)始是一種閉環(huán)系統(tǒng)，然后又變成開(kāi)環(huán)的。所以，與初始準(zhǔn)確度 (偏移、增益誤差、INL) 有關(guān)的任何參數(shù)都不關(guān)鍵，因?yàn)檫@些參數(shù)在調(diào)節(jié)時(shí)都得到了補(bǔ)償。但是一旦反饋去掉，穩(wěn)定性就變得很關(guān)鍵了。表明穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)表性能規(guī)格包括：增益誤差漂移、失調(diào)和基準(zhǔn)漂移。

　　圖 4 顯示一個(gè)設(shè)定后便不需再過(guò)問(wèn)的應(yīng)用例子。在這張圖中，一個(gè)較低分辨率的 DAC 驅(qū)動(dòng)一個(gè)可編程增益放大器，該放大器設(shè)定精準(zhǔn) DAC 偏移調(diào)節(jié)引腳上的電壓。在初始系統(tǒng)校準(zhǔn)時(shí)，該較低分辨率 DAC 用來(lái)有效地校準(zhǔn)精準(zhǔn) DAC 的增益偏移。這個(gè)調(diào)節(jié)代碼可以存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中，并在系統(tǒng)每次加電時(shí)裝載。

　　圖 4：設(shè)定后便不需再過(guò)問(wèn)的系統(tǒng)舉例

　　進(jìn)一步了解 DAC DC 性能規(guī)格

　　一旦決定了閉環(huán)、開(kāi)環(huán)或設(shè)定后便不需再過(guò)問(wèn)系統(tǒng)的類(lèi)型，就該選擇最好的 DAC 了。正如之前提到的那樣，有些應(yīng)用需要粗略調(diào)節(jié)，這意味著系統(tǒng)僅需要有限數(shù)量的可變?cè)O(shè)置。在這種情況下，8 位或 10 位分辨率的 DAC 一般就足夠了。就需要更精細(xì)控制的系統(tǒng)而言，12 位 DAC 可以提供足夠的分辨率。在今天的市場(chǎng)上，16 位和 18 位 DAC 提供最精細(xì)的每 LSB 分辨率。

　　LTC2600 是一種 16 位 8 通道 DAC，是為閉環(huán)系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的?？匆幌滤?DC 性能規(guī)格會(huì)發(fā)現(xiàn)這是很明顯的。典型的 INL 是 ±12LSB，最大值為 ±64LSB。典型的 INL 隨輸入代碼的變化曲線(xiàn)在圖 5 的下部顯示了這些性能規(guī)格。16 位單調(diào)性和 ±1LSB DNL 誤差允許在前饋通路中進(jìn)行精準(zhǔn)控制。正如前面提到的那樣，前饋誤差對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)不重要，只要該 DAC 是單調(diào)的就行。

　　相反，新的 LTC2656 是一種 8 通道 DAC，所有 8 個(gè) DAC 都提供 16 位單調(diào)性和卓越的 ±4LSB INL 誤差，從而使該器件可能同時(shí)適合開(kāi)環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)。LTC2656 封裝中所有 8 個(gè) DAC 的典型 INL 隨代碼變化的曲線(xiàn)如圖 5 所示。在 16 位 8 通道 DAC 類(lèi)別中，LTC2656 提供最佳 INL。

　　單個(gè)封裝中的 8 個(gè) DAC 都實(shí)現(xiàn)高線(xiàn)性度不是一個(gè)容易的設(shè)計(jì)任務(wù)。封裝壓力和電壓隨溫度的漂移都必須在設(shè)計(jì)中考慮到。單個(gè) DAC 實(shí)現(xiàn)較嚴(yán)格的 INL 性能規(guī)格會(huì)容易得多。例如，凌力爾特公司提供的 LTC2641 是一種單 16 位 DAC，該器件提供 ±1LSB INL 和 DNL 的最高 DC 性能規(guī)格。

　　除了 INL 和 DNL，其他要考慮的重要 DC 性能規(guī)格是偏移誤差 (或零標(biāo)度誤差) 和增益誤差 (滿(mǎn)標(biāo)度誤差)。偏移誤差表示，在 (或接近) 零標(biāo)度輸入編碼時(shí)，實(shí)際傳遞函數(shù)與理想傳遞函數(shù)的匹配程度。就需要直到地的精準(zhǔn)控制應(yīng)用而言，偏移誤差是非常重要的。LTC2656 提供非常低的 ±2mV 最大偏移誤差。

　　增益誤差表示實(shí)際傳遞函數(shù)斜率與理想傳遞函數(shù)斜率的匹配程度。增益誤差和滿(mǎn)標(biāo)度誤差有時(shí)可互換使用，但是滿(mǎn)標(biāo)度誤差同時(shí)包括增益誤差和偏移誤差。LTC2656 提供 ±64LSB 的最大增益誤差，這等于滿(mǎn)標(biāo)度的0.098% (64/65536)，是一個(gè)非常小的最大增益誤差。

　　具有非常好的偏移和增益誤差的 DAC 可能允許系統(tǒng)不必運(yùn)行控制器或 FPGA 中軟件的校準(zhǔn)周期。一個(gè)隨時(shí)間和溫度變化漂移非常小的 DAC 還使設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，因?yàn)橄到y(tǒng)工程師不需要經(jīng)常校準(zhǔn)。

　　圖 5：LTC2656 與 LTC2600 的比較