數模轉換器構成開環、閉環和“設定后便不需再過問
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圖 4 顯示一個“設定后便不需再過問”的應用例子。在這張圖中，一個較低分辨率的 DAC 驅動一個可編程增益放大器，該放大器設定精準 DAC 偏移調節引腳上的電壓。在初始系統校準時，該較低分辨率 DAC 用來有效地校準精準 DAC 的增益偏移。這個調節代碼可以存儲在非易失性存儲器中，并在系統每次加電時裝載。
圖 4：“設定后便不需再過問”的系統舉例
進一步了解 DAC DC 性能規格
一旦決定了閉環、開環或“設定后便不需再過問”系統的類型，就該選擇最好的 DAC 了。正如之前提到的那樣，有些應用需要粗略調節，這意味著系統僅需要有限數量的可變設置。在這種情況下，8 位或 10 位分辨率的 DAC 一般就足夠了。就需要更精細控制的系統而言，12 位 DAC 可以提供足夠的分辨率。在今天的市場上，16 位和 18 位 DAC 提供最精細的每 LSB 分辨率。
LTC2600 是一種 16 位 8 通道 DAC，是為閉環系統而設計的。看一下它的 DC 性能規格會發現這是很明顯的。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在圖 5 的下部顯示了這些性能規格。16 位單調性和 ±1LSB DNL 誤差允許在前饋通路中進行精準控制。正如前面提到的那樣，前饋誤差對閉環系統來說不重要，只要該 DAC 是單調的就行。
相反，新的 LTC2656 是一種 8 通道 DAC，所有 8 個 DAC 都提供 16 位單調性和卓越的 ±4LSB INL 誤差，從而使該器件可能同時適合開環和閉環系統。LTC2656 封裝中所有 8 個 DAC 的典型 INL 隨代碼變化的曲線如圖 5 所示。在 16 位 8 通道 DAC 類別中，LTC2656 提供最佳 INL。
單個封裝中的 8 個 DAC 都實現高線性度不是一個容易的設計任務。封裝壓力和電壓隨溫度的漂移都必須在設計中考慮到。單個 DAC 實現較嚴格的 INL 性能規格會容易得多。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 性能規格。
除了 INL 和 DNL，其他要考慮的重要 DC 性能規格是偏移誤差 (或零標度誤差) 和增益誤差 (滿標度誤差)。偏移誤差表示，在 (或接近) 零標度輸入編碼時，實際傳遞函數與理想傳遞函數的匹配程度。就需要直到地的精準控制應用而言，偏移誤差是非常重要的。LTC2656 提供非常低的 ±2mV 最大偏移誤差。
增益誤差表示實際傳遞函數斜率與理想傳遞函數斜率的匹配程度。增益誤差和滿標度誤差有時可互換使用，但是滿標度誤差同時包括增益誤差和偏移誤 差。LTC2656 提供 ±64LSB 的最大增益誤差，這等于滿標度的0.098% (64/65536)，是一個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 可能允許系統不必運行控制器或 FPGA 中軟件的校準周期。一個隨時間和溫度變化漂移非常小的 DAC 還使設計更簡單，因為系統工程師不需要經常校準。
圖 5：LTC2656 與 LTC2600 的比較
圖 6：LTC2656 方框圖
±10V 輸出的 DACs
之前提到的 DAC 用于單電源或單極性 0V 至 5V 系統。不過，有些閉環、開環或“設定后便不需再過問”的系統需要 ±10V DAC。就這些高壓系統而言，設計師既可以用具可編程增益放大器的單極性 0V 至 5V DAC來執行增益和電平移動，或者也可以由 DAC 直接提供 ±10V 的信號。
凌力爾特公司提供單、雙和四通道 DAC 供客戶選擇，這些 DAC 提供高達 ±10V 的輸出電壓。LTC1592 是單通道 16 位 DAC 的一個例子，該器件提供兩個單極性和 4 個雙極性可由軟件編程設定的輸出電壓范圍，包括 0V 至 5V、0V 至 10V、±2.5V、±5V、±10V 和 -2.5V 至 7.5V。因此，同一個 DAC 既可以用于單極性系統也可以用于雙極性系統，而無需徹底地重新設定控制器。例如，將 DAC 輸出范圍從 0V 至 5V 改變到 ±10V，僅需要改變至 DAC 串行位流中的兩個位。
結論
DAC是開環、閉環或“設定后便不需再過問”系統的關鍵組件。這類系統每一種都需要 DAC 提供不同級別的準確度和分辨率。在特定分辨率時，總是有一些因素需要權衡，如價格、封裝大小、基準準確度和輸出阻抗。就最高精確度的系統而言，選擇 DAC 時很重要的是不僅要考慮數據表第一頁上提供的位數是多少，還要考慮 INL、DNL、偏移誤差、增益誤差等 DC 性能規格保證有多高的準確度。
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