Для некоторых приложений, таких как тестирование и калибровка АЦП, требуются ЦАП с очень высоким разрешением, монотонностью и точностью. В этой категории требований, схеме, приведенной на рис. 1, трудно что либо противопоставить. Ее типовые характеристики приведены ниже:
- Разрешение=32 бита=3×10–10=1,2 нВ=192 дБ.
- DNL (дифференциальная нелинейность)=27 бит=400 нВ=162 дБ.
- INL (интегральная нелинейность)=22 бита=1,6 мкВ=130 дБ.
- Приведенная погрешность (без подстройки)=11 бит=±2,5 мВ=66 дБ.
- Точность ноля=23 бита=±500 нВ±10 нВ/°C=140 дБ.
- Шумы и помехи=21 бит=2 мВ ампл.=128 дБ.
Основой 32-битного разрешения ЦАП служит суммирование двух 16-битных ШИМ-сигналов с помощью аналоговых ключей S1 и S2 и резистивных цепей с R2 по R6. Монотонность и DNL ЦАП теоретически бесконечна, но на практике составляет отношение 1-к-216 от отношения R2: (R6+R5+RS2-ON) и R3: (R6+R4+RS2-ON). При типовом допуске резисторов 0,1%, величина DNL составляет приблизительно 0,1ппм. = 27 бит.
Выходное сопротивление источника опорного напряжения AD586 величиной менее 0,1Ом и величина CMR 130-дБ (ослабление синфазного сигнала) усилителя постоянного тока с модуляцией/демодуляцией сигнала и стабилизацией нуля A1 в основном ограничивает INL. Резистор R7 подавляет возможное влияние несимметричности цепи RS1-ON, обеспечивая получение типовой величины INL приблизительно 0,3 ппм. = 22 бита.
Величины точности ноля и выходного шума лежат в области микровольт, благодаря прекрасным параметрам A1 и A2, операционных усилителей LTC1151, и величины зарядовой связи аналогового ключа S2, MAX4053A: приблизительно 0,4 ппм или 23 бита.
Точность 5 В источника опорного напряжения AD586L, составляющая ±500 ппм без регулировки, ограничивает величину приведенной погрешности. Если вам необходимо получить большую точность, вы можете использовать простую схему подстройки компании Analog Devices для дальнейшего снижения погрешности. В неточном равенстве ШИМ-цикла частоте 200 Гц нет ничего страшного. Вам необходимо изменить только R1 и C1 для согласования его с любой удобной частотой. Степень точности совпадения постоянной времени R1C1 с циклом ШИМ определяет время установки выходного сигнала A1-S2-A2 синхронного фильтра хранения и интегрирования с «нулевыми пульсациями», которое составляет от одного цикла, если эти величины полностью совпадают.
