超高精度20位DAC的實(shí)現

最近，在高精度測量?jì)x器中的D/A轉換器信號處理已經(jīng)得到實(shí)現。十年前，12位的數模轉換器就被認為是很先進(jìn)的器件了；今天，16位的DACs在系統設計中越來(lái)越多地被使用，這些才是真正的小于1位的線(xiàn)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應用。如，自動(dòng)儀器測量，校準設備，激光微調器和醫學(xué)電子等應用經(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(lái)了，但是其價(jià)格昂貴，并要求更頻繁的校準。這里就是講述了一個(gè)不需要頻繁校準的高達20位的DACs的構建。

圖1

20位DACs的結構如上圖所示，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(lái)轉換成數字編碼，與用戶(hù)輸入的20位數字編碼相比較，矯正誤差。

2、具體電路

具體詳細的電路如圖2所示：

圖2

結構圖中的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位是重復的，所以由編碼比較器輸出的是24位的數字信號，然后給這24位DACs，為了保證一個(gè)穩定的1ppm漂移誤差，綜合后的DACs所得到的24位結果提供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的電流輸出轉變成電壓輸出，因為L(cháng)TC1599是電流型DAC，與DAC0832一樣。然后在運放A3那里匯總。A3的增益比例是已設定好的，所以修正回路總是能夠修正過(guò)零和滿(mǎn)幅誤差。運放A3的電壓輸出由通過(guò)LTC2400這個(gè)ADC采集回來(lái)與用戶(hù)輸出數據比較，修正誤差。運放A3后的LT1010是一個(gè)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動(dòng)能力。運放A4是一個(gè)參考源反相器，用來(lái)給LTC1599提供基準源。運放A5在這里則為兩個(gè)16位的DAC提供一個(gè)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(jìn)下的測試：