當選擇數模轉換器 (dac) 時，設計師可以從種類繁多的 ic 中選擇。dac 可以針對具體的套用劃分成很多不同類別。不過，dac 的劃分也可以簡化，僅分成 dc 或低速調節所需的 dac和產生高速波形所需的 dac。 本文專注於低速套用所需的 dac，而無論該套用是低解析度還是高解析度、是粗略調節還是精細調節。 就選擇低速 dac 而言，決定設計是閉環、開環或"設定後便不需再過問"的系統是很重要。每一種設計都需要一個具某些關鍵性能規格的 dac。
閉環系統,開環系統,性能規格,
閉環系統
閉環系統包括一條反饋通路，以檢測和校準任何誤差。感測器根據諸如伺服電動機、流量閥或溫度檢測單元等的物理參數監視輸出。然後感測器將數據饋送回控制器，而控制器則利用這個信息決定是否需要校正。 dac 和模數轉換器 (adc) 是位於閉環系統核心的關鍵組件。dac 用在前饋通路中以調節系統，adc 用在反饋通路中，以監視這些調節的效果。它們一起施加和檢測模擬控制信號，以真實地調節它們控制的參數。 電動機控制是這類閉環系統的一個例子，首先，將一個想要的輸出 (設定點) 加到控制器上，控制器對這個輸出和反饋信號進行比較。如果需要校正，那么控制器會調節 dac 的輸入編碼，然後 dac 在其輸出端產生一個模擬電壓。該 dac 的輸出電壓通過一個功率放大器放大，以給電動機提供所需的驅動電流。
開環系統
開環系統沒有反饋通路。這意味著，系統自身必須是準確的。開環控制對於良好定義的系統是有用的，在這類系統中，輸入編碼及其在負載上所導致行動之間的關係是已知的。如果負載不是非常可預測的，那么最好使用閉環控制。 dac 驅動凌力爾特穩壓器 lt3080 的 set 電壓引腳。set 引腳是誤差放大器的輸入和輸出電壓的調節設定點。lt3080 的輸出電壓範圍為 0v 至絕對最大額定輸出電壓。 dac 的解析度決定 set 引腳調節的步進大小。例如，一個具有 5v 基準的 8 位 dac 有 5v / 28 = 19.5mv 的 lsb。一個具有同樣 5v 基準的 12 位 dac 有 1.2mv 的 lsb，一個 16 位 dac 有 76μv 的 lsb。這意味著，就一個理想 dac 而言，數字編碼每增大一次，模擬輸出都應該增加 76μv。 開環系統中的其他重要參數包括偏移、增益誤差、基準電壓誤差以及這些參數隨時間和溫度變化的穩定性。inl 尤其重要，因為與閉環系統相比，dac 的 inl 對系統的總體線性度有直接影響。
性能規格
一旦決定了閉環、開環或"設定後便不需再過問"系統的類型，就該選擇最好的 dac 了。正如之前提到的那樣，有些套用需要粗略調節，這意味著系統僅需要有限數量的可變設定。在這種情況下，8 位或 10 位解析度的 dac 一般就足夠了。就需要更精細控制的系統而言，12 位 dac 可以提供足夠的解析度。在今天的市場上，16 位和 18 位 dac 提供最精細的每 lsb 解析度。 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，實際傳遞函式與理想傳遞函式的匹配程度。就需要直到地的精準控制套用而言，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式斜率與理想傳遞函式斜率的匹配程度。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，這等於滿標度的0.098% (64/65536)，是一個非常小的最大增益誤差。
