16位DAC是高直流精度和精密域转换最常用的组件之一，但令人惊讶的是，很少有DAC能够完全达到16位(0.0015%)的精度。即使被描述为“高精度”，有些DAC的误差和积分非线性(INL)也显著超过1LSB。相比之下，本文所介绍的基于TBH PWM的设计本身就具有16位直流精度和积分线性度，其精度仅受电压参考质量的限制。而且，它无需使用昂贵、复杂的高精度元件(例如，无需使用0.0015%的电阻)。
图1显示了其底层的非线性校正Take-Back-Half(TBH)拓扑结构。
图1：INL被TBH拓扑消除。
图1依赖于两个微分关系，可以有效地抵消掉(收回)积分非线性并抑制纹波。
对于小于或等于稳定时间倒数=1/Ts(包括DC)的信号频率Xc>>R且Z=2(Xavg–Yavg/2)。
对于大于或等于Fpwm的频率，Xc<
由于只有一个开关驱动节点Y，而两个并联开关驱动X，因此Y处由开关负载引起的INL是X处的两倍。因此，由于Z=2(Xavg–Yavg/2)，A1的差分RC网络会主动抵消(收回)INL误差分量，从而(理论上)实现零净INL。
图2展示了这些元件如何在一个稳健的16位DAC电路设计中协同工作。其工作原理如下。
图2：TBH原理将两个8位PWM信号在一个16位DAC中相加，结果得到Vref(MSBY+LSBY/256)/256。标有星号的电阻精度为0.25%。假设PWM频率(Fpwm)约为10kHz。
两个重复频率约为10kHz的8位分辨率PWM信号用作输入，一个用于设置的最高有效字节(MSBY)，另一个用于最低有效字节(LSBY)。MSBY信号驱动R2和R3，而LSBY信号驱动R4、R5和R7网络。求和网络的比例为(R4+R5+4R7)/(R2+R3)=256:1，可适应PWM信号的相对有效位。此外，它仅需8位(2500ppm)电阻匹配即可实现真正的16位(15ppm)转换精度和微分非线性(DNL)。
R6C3抑制了A1输出上持续时间为纳秒的小纹波尖峰，这种尖峰是由U1开关的超快速输出转换泄漏超过A1的10MHz增益带宽积而引起的。
最终的转换精度几乎完全取决于5V基准电压源的质量，因此这需要是一款优质元件。U1的最大电流仅为640µA，这使得它的工作更容易一些，从而能够实现真正的16位INL，参考阻抗最高可达0.11Ω。最大参考负载发生在MSBY占空比=50%时。当Df=0和100%时，负载降至接近零。
最大纹波幅度也出现在50%处。输出纹波和DAC建立时间如图3中的红色曲线所示。
图3：达到全精度的稳定时间需要~100个PWM周期=10ms(对于Fpwm=10kHz)。
图4：C1和C2的额定电压应至少为Vref的10倍，以减少介电电压敏感性对纹波消除的影响！
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