现代社会半导体技术的发展使得电子产品日渐丰富,微电子技术中的数模转换电路(DAC)是电子产品中不可或缺的模块,其功能是将数字电路处理后的信号转为模拟输出信号。在工业控制领域,一些电子系统在不同的环境下需要可变的控制电压,控制电压由DAC产生,其精确度决定了控制系统的整体性能。因此将DAC精度提高是重要的发展方向。本文设计了一款应用于工业控制的负电压输出的数模转换芯片,共采用了三种结构,分别为电荷分配型(12bit和8bit),电流分配型(12bit和6bit),和电阻分压型(12bit和6bit),对这三种类型的DAC设计分别进行了分析,研究了其各自的实现结构以及影响性能的误差来源,并对12bit DAC的实现给出了分段折叠的设计方法。在DAC的全芯片设计中研究了基准源Vref、数字接口SPI、输出缓冲运放、上电复位POR以及电平转换的实现电路,对各个模块进行了仿真以确保其性能不影响12bit DAC的性能。DAC各个模块电路设计完成后进行了系统仿真和版图设计,版图中特别注意了匹配和干扰的隔离。根据芯片的实际使用环境对芯片进行了测试,由于电荷型DAC有一定的非单调和纹波电压,电流型DAC精度较差,故选择了电阻型DAC作为最终的结构。对芯片的电性能测试表明,在电源电压拉偏±10%,环境温度从-55℃变到85℃的范围内DAC的DNL小于2LSB, INL小于4LSB,满幅变化建立时间小于luS,能够满足使用要求。