作者：Martina Mincica 和 Alice O‘Keeffe

任何實際的電子應用程序都會受到多種錯誤來源的影響， 可以使最精確的組件偏離其數據手冊的行為。 當應用信號鏈沒有針對這些誤差進行自我調整的內置機制時，將其影響降至最低的唯一方法是測量 它們并系統地校準它們。

開環系統是指不使用其輸出來執行調整的系統 控制其輸入上的操作以實現所需的性能，同時在 閉環系統，輸出取決于系統中的控制動作，該動作可以 自動實施更正以提高性能。大多數數模轉換器（DAC）信號鏈是一勞永逸型系統，其中 輸出的精度必須取決于信號鏈中每個模塊的精度。 一勞永逸系統是一個開環系統。對于開環系統 需要高精度，很可能需要并建議進行校準。

我們將介紹兩種類型的DAC信號鏈校準：TempCal（工作溫度下的校準），它可以提供最佳的糾錯水平， 和 SpecCal（使用規范進行校準），這是一種有效的替代方案 當使用TempCal是不可能的，但它并不那么全面。

DAC的類型

單極性電壓DAC只能提供正輸出或負輸出。 本文將以AD5676R為例，以單極性DAC為例，以及如何 以準確校準它。同樣的方法可以用來使必要的 使用其他類型的 DAC 進行調整。

AD5766等雙極性電壓DAC可以實現正輸出和負輸出。

電流輸出DAC通常用于乘法配置（MDAC） 提供可變增益;它們通常需要外部放大器來緩沖 固定電阻兩端產生的電壓。

精密電流源DAC （IDAC），如AD5770R和LTC2662，是 一類新的DAC，可以在預定義的輸出電流中精確設置輸出電流 范圍，無需任何額外的外部組件。

DAC傳遞函數理論和本征誤差

理想的數模轉換器產生的模擬輸出電壓或電流與輸入數字代碼完全成比例，并且與不需要的數字代碼無關 外部影響，如電源和參考變化。 對于理想電壓輸出DAC，輸出增加為單步增加 在輸入數字代碼中稱為LSB，定義為：

哪里：

（VREF+） 和 （VREF-） 是正基準電壓和負基準電壓。在一些 情況 （VREF-） 等于地 （0 V）。

n 是以位為單位的 DAC 分辨率。

低音水平大小（V） 是 DAC 輸出的最小增量（以伏特為單位）。

這意味著對于任何給定的輸入代碼，一旦LSB已知，它應該是 可以準確預測DAC的電壓輸出。

實際上，DAC輸出的精度受增益和失調誤差的影響 DAC（固有誤差）和信號鏈中的其他元件（系統級誤差）。例如，一些DAC具有集成輸出放大器，而其他DAC則需要一個可能成為額外誤差源的放大器。

在數據手冊中，最相關的規格在術語中定義 部分。對于DAC，本節列出了失調誤差和增益誤差等參數。

零電平誤差是零碼（0x0000）時輸出誤差的測量值 加載到DAC寄存器。

圖1顯示了失調和增益誤差如何影響DAC傳遞函數 單極性電壓DAC。

增益誤差是DAC量程誤差的測量值，紫色顯示在 圖1.增益誤差是DAC傳輸特性與理想值的斜率偏差。理想的DAC傳輸以黑色顯示。

失調誤差是實際值和理想值之差的量度 輸出，在傳遞函數的線性區域中，如圖1中的藍色所示。 請注意，藍色傳遞函數是插值的，以滿足 y 軸 負 V外并確定失調誤差。

圖1.單極性DAC的失調誤差和增益誤差表示。

增益誤差和失調誤差的影響如圖4的藍色圖所示。

相同的參數也與它們如何變化（漂移）有關 溫度變化。

零碼誤差漂移是零碼誤差隨變化的變化的度量 在溫度上。

增益誤差溫度系數是增益變化的量度 溫度變化錯誤。

失調誤差漂移是失調誤差隨變化而變化的測量值 在溫度上。

溫度變化對電子系統的精度起著重要作用。 而DAC的固有增益和失調誤差通常由 關于溫度，系統的其他組件可以具有 對輸出總失調和增益的影響。

因此，即使DAC的INL和DNL非常具有競爭力，還有其他 要考慮的錯誤，尤其是與溫度有關的誤差。最近的 DAC 指定總未調整誤差 （TUE） 作為輸出誤差的度量 考慮所有各種誤差，即INL誤差、失調誤差、增益誤差、 以及電源和溫度范圍內的輸出漂移。TUE 以 %FSR 表示。

當數據手冊未指定DAC的TUE時，可以使用 稱為 RSS 或和方根的技術 - 一種用于對不相關的錯誤源求和以進行錯誤分析的技術。

還有其他較小的錯誤源通常被省略，因為它們 不太相關的貢獻，如輸出漂移等。

系統中每個組件的每個規格都必須轉換 進入相同的單位。這可以使用表 2 完成。

TUE 是一筆巨大的資產，可以簡潔地解釋 DC DAC 輸出的精度 內在誤差總和的結果;但是，它不考慮系統級誤差，系統級誤差因DAC的信號鏈而異 及其環境。

值得注意的是，一些DAC的輸出中內置了緩沖器/放大器。 在這種情況下，載物臺和數據手冊規格反映了兩者的影響 部分內在錯誤。

系統級錯誤

當嘗試分析給定應用的DAC信號鏈誤差預算時， 系統設計人員應考慮并驗證不同組件的貢獻，注意系統的預期溫度 來操作。根據最終應用的不同，可以有許多不同的 信號鏈的構建模塊，包括電源 IC、緩沖器或放大器， 以及可能導致系統級誤差的不同類型的有源負載。

參考來源

每個DAC都需要一個基準電壓源才能工作。參考源是一個 DAC和整個信號鏈精度的主要貢獻因素。

關鍵參考性能規格也可在獨立中定義 參考數據手冊，如ADR45xx系列，或作為DAC數據手冊的一部分，如果 設備具有可供用戶使用的內部參考源。

定義壓差，有時稱為電源電壓裕量 作為輸入和輸出之間的最小電壓差，使得 輸出電壓保持在 0.1% 的精度以內。

溫度系數（TC 或 TCV外） 與輸出電壓的變化有關 設備環境溫度的變化，由 輸出電壓為 25°C。 The TCV外對于ADR4520/ADR4525/ADR4530/ADR4533/ADR4540/ADR4550，A級和B級在三種溫度下進行了全面測試：?40°C、+25°C 和 +125°C The TCV外對于C級經過三個全面測試 溫度：0°C、+25°C 和 +70°C。 此參數使用兩個指定 方法。盒子方法是最常用的方法，它占 溫度系數在整個溫度范圍內，而領結 該方法從+25°C計算最壞情況斜率，因此更有用 適用于在 +25°C 下校準的系統

對于某些DAC，與外部基準電壓源相比，外部基準電壓源表現出更好的性能 到集成引用。基準電壓直接影響傳輸 函數，因此此電壓的任何變化都會成比例地改變 傳遞函數，即增益。

值得注意的是，一些DAC具有內置緩沖內部基準和 本例中的數據手冊規格反映了這些內部的影響 塊作為固有錯誤的一部分。

線路調節

線路調整率為每個獨立IC定義，作為變化充當電源 響應輸入的給定變化的輸出。這適用于電源， 緩沖器和基準電壓源IC，用于保持其輸出電壓 無論輸入如何，都穩定。線路調整率通常在數據手冊中指定 環境溫度。

負載調整率

負載調整率定義為 負載電流的變化。電壓輸出通常經過緩沖以減少影響 這種變化。某些DAC可能無法緩沖基準輸入。因此，作為 代碼改變，參考輸入阻抗也會改變，導致 基準電壓的變化。對輸出的影響通常很小，但應該 在高精度應用中考慮。這通常在數據中指定 片材在環境溫度下。

焊料耐熱性偏移

焊料耐熱性（SHR）偏移與參考源特別相關。 它是指由暴露引起的輸出電壓的永久偏移 回流焊并表示為輸出電壓的百分比。請參閱的 有關更多詳細信息，ADR45xx系列數據手冊。一般來說，所有的IC都是以某種方式 受SHR偏移的影響，但這并不總是可以量化的，它在很大程度上取決于 在應用程序的特定系統程序集上。

長期穩定性

長期穩定性定義了輸出電壓隨時間的變化，以ppm/1000小時為單位。應用程序的長期穩定性可以通過以下方式提高 PCB 級老化。

開環校準理論

DAC信號鏈簡化圖如圖2所示。概述的塊 黑色表示簡化的開環信號鏈，而灰色表示 是實現閉環所需的附加組件的示例 信號鏈。

圖2.DAC信號鏈簡化圖

閉環選項需要額外的組件和通過軟件進行數字數據處理，以提供更準確的輸出。當這些額外的 由于各種原因（空間、成本等）無法添加資源，開環 解決方案仍然有效 — 前提是它能夠提供所需的準確性。這就是哪里 本文有助于闡明如何進行開環校準。

從理論上講，校準增益和失調誤差是沒有外部影響的常數是一個簡單的過程。傳遞函數的線性區域 的DAC可以建模為直線，描述如下：

哪里：

y 是輸出。

m是考慮增益誤差的傳遞函數斜率（圖1中紫色顯示）。

x 是 DAC 的輸入。

c是失調電壓（在圖1中以藍色顯示）。

理想情況下，m 始終為 1，c 始終為零。在實踐中，它們占 DAC的增益和失調誤差，一旦知道，就可以考慮它們 在DAC輸入中實現更接近理想DAC輸出的數字。增益 可以通過將數字DAC輸入乘以倒數來校準 增益誤差。失調誤差可以通過添加 測量的數字DAC輸入失調誤差。

下面的公式顯示了如何計算正確的DAC輸入以產生 所需電壓：

哪里：

請注意，失調誤差可以是正的，也可以是負的。

另請參閱“數模轉換器的開環校準技術”模擬對話文章。

如何成功校準DAC信號鏈

在本節中，我們將介紹如何校準DAC信號中的失調和增益 以AD5676R為例。對于所有測量， EVAL-AD5676評估套件在使能AD5676R內部基準電壓源的情況下使用。EVAL-AD5676板和測量設置都是一部分 我們在示例中測量的信號鏈。這個的每個組成部分 信號鏈（板上的電源IC，AD5676R，布局引入的寄生效應 和連接器等）導致系統錯誤。這個想法是為了展示 如何校準該系統作為任何其他選擇系統的示例。

EVAL-SDP-CB1Z Blackfin? SDP 控制器板 （SDP-B）用于通信 在EVAL-AD5676評估套件上使用AD5676R，并使用8位數字萬用表 測量V的輸出電壓外0.氣候室用于控制 由 EVAL-SDP-CB1Z 和 EVAL-AD5676 制成的整個系統的溫度 AD5676R采用內部基準電壓源。

EVAL-AD5676按照用戶指南中的說明上電，鏈路配置如表3所示。

首先，對未校準的信號鏈誤差（NoCal）進行評估 不同的溫度。計算輸出誤差時考慮了 理想值與特定測量值之間的LSB差異 輸入代碼。該誤差包括DAC的固有誤差和外在誤差 以及EVAL-AD5676板上的整體信號鏈。輸出錯誤，無 校準如圖3所示。

圖3.EVAL-AD5676 輸出誤差（含無鈣時以 LSB 為單位）

計算失調和增益誤差以及隨后 校正代碼駐留在傳遞函數中。需要兩點 那個：一個接近零尺度的數據點（ZSLIN）和一個接近滿尺度的數據點（FSLIN）。這 想法是在DAC的線性區域工作。通常提供此信息 與 INL 和 DNL 規范一起，最有可能在規格表的尾注中。為 例如，AD5676R的線性區域從代碼256和代碼65280開始。

圖4所示為解釋DAC線性區域的示意圖。

圖4.單極性電壓DAC傳遞函數和誤差。

一旦 ZS林和FS林代碼已經確定，我們可以收集校準所需的測量值，即這兩個的DAC電壓輸出 代碼 （V外在ZS林和 V外在FS林），加上介于兩者之間的其他一些代碼（1/4 比例， 中量程和 3/4 比例）

應在應用的工作溫度下收集測量值。如果無法做到這一點，則信號鏈中器件的數據手冊 可用于推導出所需的信息，一旦兩個主要數據點 已在環境收集。

信號鏈中的每個器件都會導致誤差，并且每個電路板都不同 從另一個，所以它應該單獨校準。

溫度校準：在工作溫度下校準

通過在工作溫度下測量應用環境中的誤差并系統地糾正 它們在寫入 DAC 以更新輸出時。

要使用此方法校準DAC，在系統溫度下 工作時，在代碼ZSLIN和FSLIN處測量DAC輸出。構造 傳遞函數如下：

哪里：

VOE= 失調誤差 （V）

VFS，LIN，ACT= 滿量程的實際輸出林

VZS，LIN，ACT= ZS 的實際輸出林

VFS，林，理想= 滿量程時的理想輸出林

VZS，林，理想= ZS 的理想輸出林

請注意，失調誤差可以是正的，也可以是負的。

圖5顯示了采用TempCal方法的EVAL-AD5676評估套件實現的輸出誤差。

圖5.在不同溫度下，LSB 中的系統輸出誤差與溫度校準。

規格：使用規格進行校準

如果無法在工作溫度下測量應用環境中的誤差，仍然可以使用 AD5676R數據手冊和在環境溫度下校準的DAC傳遞函數。

要使用此方法校準DAC，請在代碼ZS處測量DAC輸出林和FS林在環境溫度下。按所述構造傳遞函數 在溫度校準部分，通過計算環境和 應用公式14。

哪里：

通用 電氣磁力軸承= 環境溫度下的增益誤差

VOE，磁力= 環境溫度下的失調誤差 （V）

在環境溫度下校準DAC信號鏈會考慮系統級 錯誤。但是，由于溫度變化引起的外部誤差的變化 沒有說明;因此，這種校準方法不如 溫度校準法。

由于工作溫度變化而導致的固有DAC誤差漂移，即失調和增益誤差，可以使用數據手冊規格來考慮。 這就是我們所說的SpecCal。失調誤差漂移的典型值列于AD5676R數據手冊的規格表中，失調誤差隨溫度的典型性能特性（TPC）表示誤差漂移的方向取決于環境溫度的升高或降低。

溫度引起的增益誤差變化在增益誤差與 溫度TPC。從圖中確定以FSR百分比為單位的增益誤差并應用 等式 16.

現在我們已經估算了工作溫度下的失調誤差和增益誤差，可以使用公式17來確定SpecCal輸出的輸入代碼。

哪里：

圖6顯示了EVAL-AD5676評估套件的輸出誤差 SpecCal方法。

圖6.不同溫度下 LSB 和 SpecCal 的系統輸出誤差。

本例中使用了內部基準。外部引用可以添加到 整體錯誤。參考源引起的錯誤可以使用 參考數據手冊，考慮了基準電壓源在 利息。基準電壓的變化會改變實際輸出范圍，從而改變 LSB 大小。如果使用外部基準，則應考慮到這一點。這 溫度與輸出電壓的關系 TPC可用于確定 基準漂移引起的輸出范圍。

哪里：

結論

本文概述了DAC信號鏈中誤差的一些主要原因。 包括數據手冊和系統級中定義的DAC固有誤差 誤差因系統而異，必須在開環應用中加以考慮。

已經討論了兩種校準方法，一種用于何時可以使用DAC 在系統工作溫度下校準，在無法在工作溫度下校準時進行第二次校準，但可以在環境溫度下進行測量。第二種方法使用TPC和DAC數據手冊中概述的規格以及其他 信號鏈中的IC，用于考慮增益和失調誤差漂移。

TempCal方法可以達到比SpecCal方法更好的精度。為 例如，圖7顯示了EVAL-AD5676板在50°C下的溫度如何 方法達到了非常接近理想的精度水平，而 SpecCal 方法仍然設法從NoCal數據中提供了改進。

圖7.50°C 時，無鈣、規格和溫度校準時系統輸出誤差以 LSB 為單位。

溫度變化對電子系統的精度起著重要作用。 在系統工作溫度下校準可以抵消大多數誤差。如果 這是不可能的，可以使用DAC和其他IC數據手冊中提供的信息來解決溫度變化問題，以實現 可接受的程度

任何實際的電子應用程序都會受到多種錯誤來源的影響， 可以使最精確的組件偏離其數據手冊的行為。 當應用信號鏈沒有針對這些誤差進行自我調整的內置機制時，將其影響降至最低的唯一方法是測量 它們并系統地校準它們。

開環系統是指不使用其輸出來執行調整的系統 控制其輸入上的操作以實現所需的性能，同時在 閉環系統，輸出取決于系統中的控制動作，該動作可以 自動實施更正以提高性能。大多數數模轉換器（DAC）信號鏈是一勞永逸型系統，其中 輸出的精度必須取決于信號鏈中每個模塊的精度。 一勞永逸系統是一個開環系統。對于開環系統 需要高精度，很可能需要并建議進行校準。

我們將介紹兩種類型的DAC信號鏈校準：TempCal（工作溫度下的校準），它可以提供最佳的糾錯水平， 和 SpecCal（使用規范進行校準），這是一種有效的替代方案 當使用TempCal是不可能的，但它并不那么全面。

DAC的類型

單極性電壓DAC只能提供正輸出或負輸出。 本文將以AD5676R為例，以單極性DAC為例，以及如何 以準確校準它。同樣的方法可以用來使必要的 使用其他類型的 DAC 進行調整。

AD5766等雙極性電壓DAC可以實現正輸出和負輸出。

電流輸出DAC通常用于乘法配置（MDAC） 提供可變增益;它們通常需要外部放大器來緩沖 固定電阻兩端產生的電壓。

精密電流源DAC （IDAC），如AD5770R和LTC2662，是 一類新的DAC，可以在預定義的輸出電流中精確設置輸出電流 范圍，無需任何額外的外部組件。

DAC傳遞函數理論和本征誤差

理想的數模轉換器產生的模擬輸出電壓或電流與輸入數字代碼完全成比例，并且與不需要的數字代碼無關 外部影響，如電源和參考變化。 對于理想電壓輸出DAC，輸出增加為單步增加 在輸入數字代碼中稱為LSB，定義為：

哪里：

（VREF+） 和 （VREF-） 是正基準電壓和負基準電壓。在一些 情況 （VREF-） 等于地 （0 V）。

n 是以位為單位的 DAC 分辨率。

低音水平大小（V） 是 DAC 輸出的最小增量（以伏特為單位）。

這意味著對于任何給定的輸入代碼，一旦LSB已知，它應該是 可以準確預測DAC的電壓輸出。

實際上，DAC輸出的精度受增益和失調誤差的影響 DAC（固有誤差）和信號鏈中的其他元件（系統級誤差）。例如，一些DAC具有集成輸出放大器，而其他DAC則需要一個可能成為額外誤差源的放大器。

在數據手冊中，最相關的規格在術語中定義 部分。對于DAC，本節列出了失調誤差和增益誤差等參數。

零電平誤差是零碼（0x0000）時輸出誤差的測量值 加載到DAC寄存器。

圖1顯示了失調和增益誤差如何影響DAC傳遞函數 單極性電壓DAC。

增益誤差是DAC量程誤差的測量值，紫色顯示在 圖1.增益誤差是DAC傳輸特性與理想值的斜率偏差。理想的DAC傳輸以黑色顯示。

失調誤差是實際值和理想值之差的量度 輸出，在傳遞函數的線性區域中，如圖1中的藍色所示。 請注意，藍色傳遞函數是插值的，以滿足 y 軸 負 V外并確定失調誤差。

圖1.單極性DAC的失調誤差和增益誤差表示。

增益誤差和失調誤差的影響如圖4的藍色圖所示。

相同的參數也與它們如何變化（漂移）有關 溫度變化。

零碼誤差漂移是零碼誤差隨變化的變化的度量 在溫度上。

增益誤差溫度系數是增益變化的量度 溫度變化錯誤。

失調誤差漂移是失調誤差隨變化而變化的測量值 在溫度上。

溫度變化對電子系統的精度起著重要作用。 而DAC的固有增益和失調誤差通常由 關于溫度，系統的其他組件可以具有 對輸出總失調和增益的影響。

因此，即使DAC的INL和DNL非常具有競爭力，還有其他 要考慮的錯誤，尤其是與溫度有關的誤差。最近的 DAC 指定總未調整誤差 （TUE） 作為輸出誤差的度量 考慮所有各種誤差，即INL誤差、失調誤差、增益誤差、 以及電源和溫度范圍內的輸出漂移。TUE 以 %FSR 表示。

當數據手冊未指定DAC的TUE時，可以使用 稱為 RSS 或和方根的技術 - 一種用于對不相關的錯誤源求和以進行錯誤分析的技術。

還有其他較小的錯誤源通常被省略，因為它們 不太相關的貢獻，如輸出漂移等。

系統中每個組件的每個規格都必須轉換 進入相同的單位。這可以使用表 2 完成。

TUE 是一筆巨大的資產，可以簡潔地解釋 DC DAC 輸出的精度 內在誤差總和的結果;但是，它不考慮系統級誤差，系統級誤差因DAC的信號鏈而異 及其環境。

值得注意的是，一些DAC的輸出中內置了緩沖器/放大器。 在這種情況下，載物臺和數據手冊規格反映了兩者的影響 部分內在錯誤。

系統級錯誤

當嘗試分析給定應用的DAC信號鏈誤差預算時， 系統設計人員應考慮并驗證不同組件的貢獻，注意系統的預期溫度 來操作。根據最終應用的不同，可以有許多不同的 信號鏈的構建模塊，包括電源 IC、緩沖器或放大器， 以及可能導致系統級誤差的不同類型的有源負載。

參考來源

每個DAC都需要一個基準電壓源才能工作。參考源是一個 DAC和整個信號鏈精度的主要貢獻因素。

關鍵參考性能規格也可在獨立中定義 參考數據手冊，如ADR45xx系列，或作為DAC數據手冊的一部分，如果 設備具有可供用戶使用的內部參考源。

定義壓差，有時稱為電源電壓裕量 作為輸入和輸出之間的最小電壓差，使得 輸出電壓保持在 0.1% 的精度以內。

溫度系數（TC 或 TCV外） 與輸出電壓的變化有關 設備環境溫度的變化，由 輸出電壓為 25°C。 The TCV外對于ADR4520/ADR4525/ADR4530/ADR4533/ADR4540/ADR4550，A級和B級在三種溫度下進行了全面測試：?40°C、+25°C 和 +125°C The TCV外對于C級經過三個全面測試 溫度：0°C、+25°C 和 +70°C。 此參數使用兩個指定 方法。盒子方法是最常用的方法，它占 溫度系數在整個溫度范圍內，而領結 該方法從+25°C計算最壞情況斜率，因此更有用 適用于在 +25°C 下校準的系統

對于某些DAC，與外部基準電壓源相比，外部基準電壓源表現出更好的性能 到集成引用。基準電壓直接影響傳輸 函數，因此此電壓的任何變化都會成比例地改變 傳遞函數，即增益。

值得注意的是，一些DAC具有內置緩沖內部基準和 本例中的數據手冊規格反映了這些內部的影響 塊作為固有錯誤的一部分。

線路調節

線路調整率為每個獨立IC定義，作為變化充當電源 響應輸入的給定變化的輸出。這適用于電源， 緩沖器和基準電壓源IC，用于保持其輸出電壓 無論輸入如何，都穩定。線路調整率通常在數據手冊中指定 環境溫度。

負載調整率

負載調整率定義為 負載電流的變化。電壓輸出通常經過緩沖以減少影響 這種變化。某些DAC可能無法緩沖基準輸入。因此，作為 代碼改變，參考輸入阻抗也會改變，導致 基準電壓的變化。對輸出的影響通常很小，但應該 在高精度應用中考慮。這通常在數據中指定 片材在環境溫度下。

焊料耐熱性偏移

焊料耐熱性（SHR）偏移與參考源特別相關。 它是指由暴露引起的輸出電壓的永久偏移 回流焊并表示為輸出電壓的百分比。請參閱的 有關更多詳細信息，ADR45xx系列數據手冊。一般來說，所有的IC都是以某種方式 受SHR偏移的影響，但這并不總是可以量化的，它在很大程度上取決于 在應用程序的特定系統程序集上。

長期穩定性

長期穩定性定義了輸出電壓隨時間的變化，以ppm/1000小時為單位。應用程序的長期穩定性可以通過以下方式提高 PCB 級老化。

開環校準理論

DAC信號鏈簡化圖如圖2所示。概述的塊 黑色表示簡化的開環信號鏈，而灰色表示 是實現閉環所需的附加組件的示例 信號鏈。

圖2.DAC信號鏈簡化圖

閉環選項需要額外的組件和通過軟件進行數字數據處理，以提供更準確的輸出。當這些額外的 由于各種原因（空間、成本等）無法添加資源，開環 解決方案仍然有效 — 前提是它能夠提供所需的準確性。這就是哪里 本文有助于闡明如何進行開環校準。

從理論上講，校準增益和失調誤差是沒有外部影響的常數是一個簡單的過程。傳遞函數的線性區域 的DAC可以建模為直線，描述如下：

哪里：

y 是輸出。

m是考慮增益誤差的傳遞函數斜率（圖1中紫色顯示）。

x 是 DAC 的輸入。

c是失調電壓（在圖1中以藍色顯示）。

理想情況下，m 始終為 1，c 始終為零。在實踐中，它們占 DAC的增益和失調誤差，一旦知道，就可以考慮它們 在DAC輸入中實現更接近理想DAC輸出的數字。增益 可以通過將數字DAC輸入乘以倒數來校準 增益誤差。失調誤差可以通過添加 測量的數字DAC輸入失調誤差。

下面的公式顯示了如何計算正確的DAC輸入以產生 所需電壓：

哪里：

請注意，失調誤差可以是正的，也可以是負的。

另請參閱“數模轉換器的開環校準技術”模擬對話文章。

如何成功校準DAC信號鏈

在本節中，我們將介紹如何校準DAC信號中的失調和增益 以AD5676R為例。對于所有測量， EVAL-AD5676評估套件在使能AD5676R內部基準電壓源的情況下使用。EVAL-AD5676板和測量設置都是一部分 我們在示例中測量的信號鏈。這個的每個組成部分 信號鏈（板上的電源IC，AD5676R，布局引入的寄生效應 和連接器等）導致系統錯誤。這個想法是為了展示 如何校準該系統作為任何其他選擇系統的示例。

EVAL-SDP-CB1Z Blackfin? SDP 控制器板 （SDP-B）用于通信 在EVAL-AD5676評估套件上使用AD5676R，并使用8位數字萬用表 測量V的輸出電壓外0.氣候室用于控制 由 EVAL-SDP-CB1Z 和 EVAL-AD5676 制成的整個系統的溫度 AD5676R采用內部基準電壓源。

EVAL-AD5676按照用戶指南中的說明上電，鏈路配置如表3所示。

首先，對未校準的信號鏈誤差（NoCal）進行評估 不同的溫度。計算輸出誤差時考慮了 理想值與特定測量值之間的LSB差異 輸入代碼。該誤差包括DAC的固有誤差和外在誤差 以及EVAL-AD5676板上的整體信號鏈。輸出錯誤，無 校準如圖3所示。

圖3.EVAL-AD5676 輸出誤差（含無鈣時以 LSB 為單位）

計算失調和增益誤差以及隨后 校正代碼駐留在傳遞函數中。需要兩點 那個：一個接近零尺度的數據點（ZSLIN）和一個接近滿尺度的數據點（FSLIN）。這 想法是在DAC的線性區域工作。通常提供此信息 與 INL 和 DNL 規范一起，最有可能在規格表的尾注中。為 例如，AD5676R的線性區域從代碼256和代碼65280開始。

圖4所示為解釋DAC線性區域的示意圖。

圖4.單極性電壓DAC傳遞函數和誤差。

一旦 ZS林和FS林代碼已經確定，我們可以收集校準所需的測量值，即這兩個的DAC電壓輸出 代碼 （V外在ZS林和 V外在FS林），加上介于兩者之間的其他一些代碼（1/4 比例， 中量程和 3/4 比例）

應在應用的工作溫度下收集測量值。如果無法做到這一點，則信號鏈中器件的數據手冊 可用于推導出所需的信息，一旦兩個主要數據點 已在環境收集。

信號鏈中的每個器件都會導致誤差，并且每個電路板都不同 從另一個，所以它應該單獨校準。

溫度校準：在工作溫度下校準

通過在工作溫度下測量應用環境中的誤差并系統地糾正 它們在寫入 DAC 以更新輸出時。

要使用此方法校準DAC，在系統溫度下 工作時，在代碼ZSLIN和FSLIN處測量DAC輸出。構造 傳遞函數如下：

哪里：

VOE= 失調誤差 （V）

VFS，LIN，ACT= 滿量程的實際輸出林

VZS，LIN，ACT= ZS 的實際輸出林

VFS，林，理想= 滿量程時的理想輸出林

VZS，林，理想= ZS 的理想輸出林

請注意，失調誤差可以是正的，也可以是負的。

圖5顯示了采用TempCal方法的EVAL-AD5676評估套件實現的輸出誤差。

圖5.在不同溫度下，LSB 中的系統輸出誤差與溫度校準。

規格：使用規格進行校準

如果無法在工作溫度下測量應用環境中的誤差，仍然可以使用 AD5676R數據手冊和在環境溫度下校準的DAC傳遞函數。

要使用此方法校準DAC，請在代碼ZS處測量DAC輸出林和FS林在環境溫度下。按所述構造傳遞函數 在溫度校準部分，通過計算環境和 應用公式14。

哪里：

通用 電氣磁力軸承= 環境溫度下的增益誤差

VOE，磁力= 環境溫度下的失調誤差 （V）

在環境溫度下校準DAC信號鏈會考慮系統級 錯誤。但是，由于溫度變化引起的外部誤差的變化 沒有說明;因此，這種校準方法不如 溫度校準法。

由于工作溫度變化而導致的固有DAC誤差漂移，即失調和增益誤差，可以使用數據手冊規格來考慮。 這就是我們所說的SpecCal。失調誤差漂移的典型值列于AD5676R數據手冊的規格表中，失調誤差隨溫度的典型性能特性（TPC）表示誤差漂移的方向取決于環境溫度的升高或降低。

溫度引起的增益誤差變化在增益誤差與 溫度TPC。從圖中確定以FSR百分比為單位的增益誤差并應用 等式 16.

現在我們已經估算了工作溫度下的失調誤差和增益誤差，可以使用公式17來確定SpecCal輸出的輸入代碼。

哪里：

圖6顯示了EVAL-AD5676評估套件的輸出誤差 SpecCal方法。

圖6.不同溫度下 LSB 和 SpecCal 的系統輸出誤差。

本例中使用了內部基準。外部引用可以添加到 整體錯誤。參考源引起的錯誤可以使用 參考數據手冊，考慮了基準電壓源在 利息。基準電壓的變化會改變實際輸出范圍，從而改變 LSB 大小。如果使用外部基準，則應考慮到這一點。這 溫度與輸出電壓的關系 TPC可用于確定 基準漂移引起的輸出范圍。

哪里：

結論

本文概述了DAC信號鏈中誤差的一些主要原因。 包括數據手冊和系統級中定義的DAC固有誤差 誤差因系統而異，必須在開環應用中加以考慮。

已經討論了兩種校準方法，一種用于何時可以使用DAC 在系統工作溫度下校準，在無法在工作溫度下校準時進行第二次校準，但可以在環境溫度下進行測量。第二種方法使用TPC和DAC數據手冊中概述的規格以及其他 信號鏈中的IC，用于考慮增益和失調誤差漂移。

TempCal方法可以達到比SpecCal方法更好的精度。為 例如，圖7顯示了EVAL-AD5676板在50°C下的溫度如何 方法達到了非常接近理想的精度水平，而 SpecCal 方法仍然設法從NoCal數據中提供了改進。

圖7.50°C 時，無鈣、規格和溫度校準時系統輸出誤差以 LSB 為單位。

溫度變化對電子系統的精度起著重要作用。 在系統工作溫度下校準可以抵消大多數誤差。如果 這是不可能的，可以使用DAC和其他IC數據手冊中提供的信息來解決溫度變化問題，以實現 可接受的程度

審核編輯：郭婷