超高精度20位DAC的實現(xiàn)

最近，在高精度測量儀器中的D/A轉(zhuǎn)換器信號處理已經(jīng)得到實現(xiàn)。十年前，12位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器就被認(rèn)為是很先進的器件了；今天，16位的DACs在系統(tǒng)設(shè)計中越來越多地被使用，這些才是真正的小于1位的線性誤差和1ppm/C偏移的精密器件。盡管如此，仍然有要求更高性能的DAC應(yīng)用。如，自動儀器測量，校準(zhǔn)設(shè)備，激光微調(diào)器和醫(yī)學(xué)電子等應(yīng)用經(jīng)常要求16位以上的精度，即使18位的DACs已經(jīng)生產(chǎn)出來了，但是其價格昂貴，并要求更頻繁的校準(zhǔn)。這里就是講述了一個不需要頻繁校準(zhǔn)的高達20位的DACs的構(gòu)建。

圖1

20位DACs的結(jié)構(gòu)如上圖所示，這里反饋校正網(wǎng)絡(luò)主要是使用24位的ADC,LTC2400，將輸出電壓采集回來轉(zhuǎn)換成數(shù)字編碼，與用戶輸入的20位數(shù)字編碼相比較，矯正誤差。

2、具體電路

具體詳細(xì)的電路如圖2所示：

圖2

結(jié)構(gòu)圖中的20位從屬DAC包含了兩片16位的DAC，兩片16位DAC組成的應(yīng)該是32位，但是，為了保證在所有條件下的回環(huán)捕獲，超出的8位是重復(fù)的，所以由編碼比較器輸出的是24位的數(shù)字信號，然后給這24位DACs，為了保證一個穩(wěn)定的1ppm漂移誤差，綜合后的DACs所得到的24位結(jié)果提供4位的誤差范圍，所以就取其中最好的20位。運放A1和A2是將DAC的電流輸出轉(zhuǎn)變成電壓輸出，因為LTC1599是電流型DAC，與DAC0832一樣。然后在運放A3那里匯總。A3的增益比例是已設(shè)定好的，所以修正回路總是能夠修正過零和滿幅誤差。運放A3的電壓輸出由通過LTC2400這個ADC采集回來與用戶輸出數(shù)據(jù)比較，修正誤差。運放A3后的LT1010是一個20MHz帶寬的+-150mA輸出的電源緩沖器，用在這里是增強輸出電壓的驅(qū)動能力。運放A4是一個參考源反相器，用來給LTC1599提供基準(zhǔn)源。運放A5在這里則為兩個16位的DAC提供一個干凈的地電勢。

3、性能測試

如圖3所示，輸出噪聲測試小于1uV:

圖3

小電壓步進下的測試：