设计了一种10位电阻串分压加6位内插结构的16位电压输出型D/A转换器。高10位采用1 024个电阻串分压网络, 低6位采用64个运放输入级内插结构, 均采用温度计的方式进行线性叠加, 从结构上保证了16位D/A转换器的单调性。该D/A转换器的输出运放采用了PMOS输入折叠式共源共栅加Class AB输出缓冲结构、多级嵌套式密勒补偿(NMCNR), 实现了高直流增益和大电容负载下的稳定性。该16位D/A转换器基于06 μm CMOS工艺设计, 在5 V电源电压下, 仿真结果表明, 微分非线性误差为035 LSB, 积分非线性误差为305 LSB, 建立时间为612 μs, 无杂散度动态范围(SFDR)为9341 dB, 功耗为184 mW。在接470 pF电容负载的条件下, 输出运放直流增益为15063 dB, 单位增益带宽为159 MHz, 相位裕度为6584°。

为测量快脉冲直线变压器驱动源(LTD)二极管负载的脉冲高电压, 设计了在真空环境中使用的电阻分压器。分压器使用绝缘堆结构, 采用静电场模拟分析了分压器的电场分布。建立了包含分布参数的等效电路, 并进行了频率响应仿真, 可得分压器的频响上限为200 MHz。使用标准高压探头对分压器进行在线标定, 分压比标定结果为5 400∶1, 与设计值相符合。在LTD调试实验中, 模块充电85 kV时二极管电压为1.08 MV, 与理论估算结果一致。