超高精度20位DAC的实现

最近，在高精度测量仪器中的D/A转换器信号处理已经得到实现。十年前，12位的数模转换器就被认为是很先进的器件了；今天，16位的DACs在系统设计中越来越多地被使用，这些才是真正的小于1位的线性误差和1ppm/C偏移的精密器件。尽管如此，仍然有要求更高性能的DAC应用。如，自动仪器测量，校准设备，激光微调器和医学电子等应用经常要求16位以上的精度，即使18位的DACs已经生产出来了，但是其价格昂贵，并要求更频繁的校准。这里就是讲述了一个不需要频繁校准的高达20位的DACs的构建。

图1

20位DACs的结构如上图所示，这里反馈校正网络主要是使用24位的ADC,LTC2400，将输出电压采集回来转换成数字编码，与用户输入的20位数字编码相比较，矫正误差。

2、具体电路

具体详细的电路如图2所示：

图2

结构图中的20位从属DAC包含了两片16位的DAC，两片16位DAC组成的应该是32位，但是，为了保证在所有条件下的回环捕获，超出的8位是重复的，所以由编码比较器输出的是24位的数字信号，然后给这24位DACs，为了保证一个稳定的1ppm漂移误差，综合后的DACs所得到的24位结果提供4位的误差范围，所以就取其中最好的20位。运放A1和A2是将DAC的电流输出转变成电压输出，因为LTC1599是电流型DAC，与DAC0832一样。然后在运放A3那里汇总。A3的增益比例是已设定好的，所以修正回路总是能够修正过零和满幅误差。运放A3的电压输出由通过LTC2400这个ADC采集回来与用户输出数据比较，修正误差。运放A3后的LT1010是一个20MHz带宽的+-150mA输出的电源缓冲器，用在这里是增强输出电压的驱动能力。运放A4是一个参考源反相器，用来给LTC1599提供基准源。运放A5在这里则为两个16位的DAC提供一个干净的地电势。

3、性能测试

如图3所示，输出噪声测试小于1uV:

图3

小电压步进下的测试：