自动校准技术将DAC的失调误差减至1mv以下
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2021-01-20
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自动校准技术将自动校准技术将DAC的失调误差减至的失调误差减至1mv以下以下
对于N位的双极性数模转换器(DAC)来说，其传递函数为： 其中：A为模拟输出，D为数字输入，G为增
益，VFS为满量程额定电压，VOS为失调电压。对于一个理想的DAC而言， G= 1且VOS= 0。 系统需求以
及失调误差指标将决定是否需要校准。虽然16位、16通道的DAC AD5360在出厂时已经调校过，但仍有几个毫
伏的失调电压。下面的例子将介绍如何利用简单的算法将未知的失调误差降至1mV（典型值）以下。该技术可
以用于工厂校准，也可用于DAC生命周期中任何时候的失调校准。 AD5360的偏置DAC被用来设定输出范
围，该输出范围可以是单极性正电压、单极性负电压、双极性中心对称
对于N位的双极性数模转换器(DAC)来说，其传递函数为：
其中：A为模拟输出，D为数字输入，G为增益，VFS为满量程额定电压，VOS为失调电压。对于一个理想的DAC而言，
G= 1且VOS= 0。
系统需求以及失调误差指标将决定是否需要校准。虽然16位、16通道的DAC AD5360在出厂时已经调校过，但仍有几个
毫伏的失调电压。下面的例子将介绍如何利用简单的算法将未知的失调误差降至1mV（典型值）以下。该技术可以用于工厂
校准，也可用于DAC生命周期中任何时候的失调校准。
AD5360的偏置DAC被用来设定输出范围，该输出范围可以是单极性正电压、单极性负电压、双极性中心对称或者双极性
不对称。当采用5V基准时，偏置DAC将输出范围设置到缺省值，即±10V。此偏置DAC也有一个失调误差。16路DAC输出在
出厂时已通过此偏置DAC被调校为缺省值，故误差已消除。因为偏置DAC是可变的，故其失调误差将会影响主DAC输出的失
调误差。
AD5360的两个特性简化了失调校准：一个是GPIO引脚，它可以通过读取一个寄存器来确定其状态；另一个是集成式监
控多路复用器，它可以在软件的控制下将16路DAC输出中的任何一路，或者两个外部电压切换到一个单引脚上。
工作原理工作原理
失调校准的具体过程如下：比较器监控两路电压，一路是MON_OUT，即包含未知失调电压的DAC输出，另一路是
SIGGND，即DAC的参考地。比较器的输出将指明该失调电压是高于还是低于SIGGND，然后增加或减小DAC的输出，直到
比较器的输出反转，表示DAC的输出逼近SIGGND，这样比较器已经可以检测出来。比较器输出连接到GPIO引脚，通过读取
相应的寄存器即可获得其状态。图1为电路原理图。
AD5360的多路复用器将选定的 DAC输出连接到 MON_OUT。其开关存在一个虽然较小但还是有一定量的导通电阻
RDSON，故从MON_OUT汲取的任何电流都将会在RDS上产生一个压降，从而引起输出误差。为了避免这一点，可利用
AD8597低噪声放大器对MON_OUT进行缓冲。位于放大器后面的低通滤波器减小了高速精密比较器所呈现的噪声，进而防止
了伪触发。AD790可工作于±15V电源下，因此能够与AD5360兼容。此外，AD790差分输入电压为15V，故可以耐受AD5360
的输出电压，无需衰减。在图1中，如果通道失调电压为正，则比较器输出将为低电平，表明要消除失调电压，就需要降低输
出电压。而当通道失调电压为负值，则比较器输出为高电平，表明要消除失调电压，就需要增加输出电压。
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