在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中校準(zhǔn)增益誤差的方法
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首先考慮理想狀態(tài)下系統(tǒng)增益誤差為零，AV = 1。當(dāng)DAC輸入碼增大時(shí)，輸出電壓相應(yīng)于2.5V (VREF = 2.5V)開始增加。雖然該示例有些極端，但為了使?fàn)顟B(tài)更真實(shí)，假設(shè)增益AV達(dá)到1.1 (增益誤差 = 10%)。如果繼續(xù)增大輸出電壓，碼值將保持在15，此時(shí)的VOUT = 2.75V。我們可以通過查找表或在數(shù)字域采取某種算法修改DAC碼值，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化校準(zhǔn)。為了將1.1倍增益校準(zhǔn)到1.0倍增益，需要乘以：1/1.1 = 0.909 (圖3)。圖中給出了理想的未校準(zhǔn)和已校準(zhǔn)系統(tǒng)的特性曲線。
圖3. 數(shù)字化校準(zhǔn)DAC系統(tǒng)
圖3顯示了一個(gè)理想DAC的特性和一個(gè)未經(jīng)校準(zhǔn)、增益誤差為+10%的系統(tǒng)特性。通過調(diào)整DAC碼值，可以修正+10%的增益誤差。但是，從校準(zhǔn)碼和微分非線性可以很容易發(fā)現(xiàn)這種方法存在的一個(gè)問題。開始時(shí)，DAC碼值正常遞增，具有一個(gè)固定的正DNL。INL逐漸增大直到達(dá)到0.5 LSB INL，此時(shí)在輸入碼值從5增加到6時(shí)校準(zhǔn)碼沒有遞增。通過進(jìn)一步觀察可以看出，無論是否采取校準(zhǔn)，INL將一直增大到0.5 LSB，直到INL被修正到1 LSB為止。DNL在某些點(diǎn)達(dá)到了±1 LSB。為了解決上述問題必須提高DAC的分辨率。
這種情況下數(shù)字校準(zhǔn)增益誤差非常有效，事實(shí)上，Maxim的幾款器件也都采用了這項(xiàng)技術(shù)，包括MAX5774。MAX5774是32通道、16位DAC，電路比較復(fù)雜。該產(chǎn)品系列包括乘法器和加法器，可以校準(zhǔn)增益和失調(diào)誤差。
用這種數(shù)字方法進(jìn)行校準(zhǔn)的主要優(yōu)點(diǎn)是：校準(zhǔn)可以很容易地利用ATE實(shí)現(xiàn)。但是，有些情況下這也是缺點(diǎn)，因?yàn)樾枰褂肁TE。查找表或校準(zhǔn)系數(shù)的構(gòu)建和編程可以通過手動方式完成，但在實(shí)際生產(chǎn)中非常耗時(shí)而且價(jià)值不大。
通過調(diào)整電壓基準(zhǔn)校準(zhǔn)增益誤差
另外一種校準(zhǔn)增益誤差的方法是調(diào)整電壓基準(zhǔn)。這種方法特別適合要求高精度、但分辨率不一定很高的系統(tǒng)。
這種方式的關(guān)鍵是需要一個(gè)可微調(diào)的基準(zhǔn)源，如MAX*3。該基準(zhǔn)源的初始(調(diào)整前)精度為0.04%，-40°C至+125°C范圍內(nèi)溫度系數(shù)達(dá)到3ppm。表1列出了其它可微調(diào)的電壓基準(zhǔn)。
MAX*3可以簡單地通過在輸出端、地和微調(diào)引腳之間增加一個(gè)電位器調(diào)整(圖4)。
圖4. MAX*3典型工作原理圖
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