半导体处理技术、DAC架构设计和快速片内校准技术的发展使稳定、建立时间短的高线性度数模转换器成为可能。这种转换器可提供高优于1 ppm的相对精度、0.05 ppm/°C温度漂移、0.1 ppm p-p噪声、优于1 ppm的长期稳定性和1MHz吞吐量。这类小型单芯片器件保证性能规格，无需校准且简单易用。AD5791 及其配套基准电压源和输出缓冲的典型功能框图如图1所示。

图1 AD5791 典型工作框图

      AD5791是一款单芯片、20 位、电压输出数模转换器，具有额定的1 LSB（最低有效位）积分非线性度(INL)和微分非线性度(DNL)，是业界首款单芯片1 ppm 精度的数模转换器（1 LSB@20 位为220 分之一 =1,048,576 分之一 = 1 ppm）。该器件设计用于高精密仪器仪表以及测试和计量系统，与其他解决方案相比，其整体性能有较大提升，具有更高的精度、体积更小、成本更低，使以前不具经济可行性的仪器仪表应用成为可能。

     其设计（如图2 所示）采用精密电压模式R-2R 架构，利用了最新的薄膜电阻匹配技术，并通过片内校准例程来实现1 ppm 精度。由于AD5791 采用工厂校准模式，因而运行时无需校准程序，其延迟不超过100 ns，可用于波形生成应用及快速控制环路。

图2 DAC 梯形结构

     AD5791 不但提供出色的线性度，而且可具有9 nV/&raDIC;Hz 噪声密度、0.1 Hz 至10 Hz 频带内0.6 μV 峰峰值噪声、0.05 ppm/°C 温度漂移，且其1000 小时长期稳定性优于0.1 ppm。

     作为一种高电压器件，采用双电源供电，最高±16.5 V。输出电压范围由正负基准电压VREFP 和 VREFN 决定，提供了灵活的输出范围选择。

     AD5791 所用精密架构要求使用高性能外置放大器来缓冲来自3.4 kΩ DAC 电阻的基准源，为基准输入引脚的加载感应提供方便，以确保AD5791 的1 ppm 线性度。AD5791 需要一个输出缓冲来驱动负载，以减轻3.4 kΩ 输出阻抗的负担 – 除非驱动的是一个极高阻抗、低电容负载 – 或者衰减处于容限之内并可预测。

     由于放大器为外置型，可根据噪声、温度漂移和速度的优化需要进行选择 – 并可调整比例因子 – 具体视应用需要而定。对于基准缓冲，建议采用AD8676双通道放大器，其具有低噪声、低失调误差、低失调误差漂移和低输入偏置电流的特点。基准缓冲的输入偏置电流特性非常重要，因为过大的偏置电流会降低直流线性度。积分非线性度的降低（单位：ppm）为输入偏置电流的函数，一般表示为：

其中，IBIAS 单位为 nA；VREFP 和 VREFN 的单位均为伏特。例如，对于±10 V 的基准输入范围，100 nA 的输入偏置电流将使INL 提高0.05 ppm。

     输出缓冲的主要要求与基准缓冲相似 – 唯一例外是偏置电流，因为它不影响AD5791 的线性度。但失调电压和输入偏置电流可能会影响到输出失调电压。为了维持直流精度，建议将AD8675用作输出缓冲。高吞吐量应用要求使用较高压摆率的快速输出缓冲放大器。

     表1列出了少数适用精密放大器的关键技术规格。

     AD5791具有设计时间更短、设计风险更小、成本更低、电路板尺寸更小、可靠性更高和保证性能规格的特点。

图3 采用AD5791数模转换器的1 ppm精度系统

     图3是一种电路示意图，其中以AD5791 (U1)作为精密数控1 ppm电压源，电压范围为±10 V，增量为20 μV；以AD8676 (U2)作为基准缓冲；以AD8675 (U3)作为输出缓冲。绝对精度取决于外置10 V基准电压源的选择。