
За основу были взяты схемы из [1] и [2]. На этапе макетирования использовалась схема 8-ми разрядного ШИМ, где практически проверялись свойства различных ключей и узлов схемы. Наилучшие показатели среди ключей показали ADG436 и ADG333. Они обладают лучшим быстродействием, при приемлемом неравенстве сопротивлений открытых ключей. Для улучшения характеристик возможно применение сборок полевых транзисторов (типа sd5400), однако это усложнит схему необходимостью применения драйверов.
В качестве схемы формирования многофазного сигнала применены FIFO DT7204, на вход которых подаются сигналы тактовой частоты, сброса и ШИМ от микроконтроллера. Сигнал ШИМ попадает на «сдвиговые регистры» FIFO длиной 4096, таким образом вход ШИМ и 15 выходов формирует 16-ти фазный сигнал старших разрядов ЦАП (16 разрядов). Совокупное количество выходов 2-х FIFO дает возможность получить в дополнение к 16-ти фазам еще 4 для ЦАП младших разрядов (14 разрядов). Частота ШИМ (88,7 Гц) выбиралась максимально низкой из соображений баланса пульсаций на выходе ЦАП и влияния быстродействия ключей на линейность и температурный коэффициент.
В качестве фильтра ЦАП старших разрядов применен 3-х полюсный Zero DC offset фильтр с частотой среза 6,7 Гц. Точка «А» на схеме фильтра подключена к выходу буферного усилителя вместо земли для снижения влияния абсорбции конденсаторов. Для ЦАП младших применен 2-х каскадный RC фильтр с частотой среза 7 Гц.
В качестве ИОН взята за основу схема [3]. Применение интегральных резисторных сборок избавляет от поиска дефицитных компонентов и позволяет удобно задавать ток стабилитрона LTZ1000. Однако, на практике они дают наибольший вклад в погрешность при существенном изменении температуры в корпусе устройства, особенно в масштабирующем буферном усилителе ИОН. Как альтернативу резисторному делителю, можно рассмотреть ШИМ делитель, который обладает лучшим температурным коэффициентом.
Для компенсации нелинейности, возникающей из-за неравенства резисторов в плечах ключей (на границах базового диапазона – 0,7 ppm), применена полиномиальная функция коррекции. Компенсация комплексных температурных коэффициентов производится программно, используя датчик TMP117 на плате.
В качестве внешнего интерфейса в первоначальной редакции использовался изолированный RS-232 на основе ADM3251, но от этого пришлось отказаться, поскольку иметь на плате достаточно мощный передатчик на 200 МГц недопустимо

Для удешевления конструкции плата была разведена в 2-х слоях, что является компромиссным решением.

К недостаткам конструкции следует отнести плотную компоновку, отсутствие эквипотенциальной защиты на плате, неверную оценку температурных коэффициентов в общем конструктиве.

Литература
1. Двадцатиразрядный цифроаналоговый преобразователь. Э.А.Купер, А.В.Леденев, А.В.Смирнов. ИЯФ, Новосибирск, 1990г.
2. Вольтметр-калибратор постоянного напряжения В2-43. Инструкция.
3. LTZ1000CH voltage reference – A simplified version of Wavetek/Fluke 7000. Dipl.-Ing. André Bülau









