電路功能與優(yōu)勢
本文所述電路如圖1所示,,可提供一種消除不確定失調(diào)誤差的校準方法。在工業(yè)過程控制和儀器儀表應用中使用高精度,、高分辨率DAC時,,低失調(diào)通常是一個關鍵特性。該電路利用 AD5360的內(nèi)置特性,,并配合外部比較器和運算放大器,,確定DAC輸出電壓是高于還是低于接地參考信號。當失調(diào)量已知時,,用戶可以調(diào)整發(fā)送至DAC的代碼來消除失調(diào),。
圖1. AD5360 DAC的自校準電路可將失調(diào)電壓降至1 mV以下(原理示意圖,未顯示去耦和所有連接)
電路描述
AD5360是一款16通道,、16位數(shù)模轉(zhuǎn)換器,。采用5 V基準電壓源時,標稱輸出范圍為±10 V,。AD5360內(nèi)置兩個偏移DAC,。各偏移DAC均與一組(8個)DAC相連,用來調(diào)整輸出范圍的中間電平點,。例如,,可通過設置偏移DAC將輸出范圍從±10 V變?yōu)?minus;8 V至+12 V,或應用要求的其它值,。
AD5360經(jīng)過工廠調(diào)整,,具有極低失調(diào)。執(zhí)行工廠調(diào)整時,,偏移DAC的值為默認值,,而且已經(jīng)有效消除其所引起的失調(diào)誤差,。但是,當偏移DAC的值變?yōu)榉悄J值時,,其失調(diào)誤差會影響主DAC的失調(diào)誤差,。
本文所述電路可以測量并通過校準消除這些情況下主DAC的失調(diào)誤差。該電路需用一個通用I/O引腳和一個片內(nèi)監(jiān)控多路復用器,。GPIO(通用I/O)引腳設置為輸入,;通過讀取GPIO內(nèi)部寄存器,可以確定GPIO引腳的邏輯狀態(tài),。模擬多路復用器是可編程的,,可將16路DAC輸出中的任一輸出與單一引腳(MON_OUT)相連。多路復用器具有低而有限的導通電阻RON ,,因此從MON_OUT汲取的任何電流均會在RON 上產(chǎn)生壓降,,從而引起輸出誤差。為了避免這種現(xiàn)象,,需用一個低噪聲放大器AD8597來緩沖MON_OUT,。該放大器后接低通濾波器,可降低高速精密比較器AD790 所接受的噪聲量,,以免發(fā)生誤觸發(fā),。
AD790可以采用±15 V電源供電,從而與AD5360兼容,。采用±15 V電源供電時,,AD790還需要一個額外的+5 VVLOGIC電源。此外,,AD790的最大差分輸入電壓為15 V,;因此,它能夠耐受AD5360的輸出電壓,,而無需衰減。圖1中,,如果通道失調(diào)為正,,則比較器輸出為低電平,表示必須降低輸出電壓以消除失調(diào),。
如果通道失調(diào)為負,,則比較器輸出為高電平,表示必須提高輸出電壓以消除失調(diào),。為校準DAC,,DAC通道需載入數(shù)字值,該值應恰好提供與SIGGND相等的電壓(即0 V),。本例中,,假設DAC通道具有負失調(diào)。讀取GPIO寄存器顯示,比較器輸出為低電平,,表示輸入必須遞增,,直到輸出反轉(zhuǎn)為止。隨著寫入DAC輸入寄存器的代碼逐步增大,,讀取GPIO寄存器,,直到比較器輸出跳變?yōu)楦唠娖健D790的最大遲滯帶為0.65 mV,;因此,,再次減小DAC碼可以更精確地確定DAC失調(diào)。
當比較器輸出重新跳變?yōu)榈碗娖綍r,,SIGGND位于這兩個碼之間的某個位置,。由于電路所用器件存在誤差,比較器跳變點之間通常有三四個碼的跨度,。用這種方法無法準確確定哪個碼可提供最低失調(diào)輸出,,但是,如果選取的碼為兩個跳變點碼的平均值,,則相對于SIGGND的DAC通道失調(diào)一般小于1 mV,。
為了使本文所討論的電路達到理想的性能,必須采用出色的布局,、接地和去耦技術(請參考教程MT-031和教程MT-101),。至少應采用四層PCB:一層為接地層,一層為電源層,,另兩層為信號層,。
常見變化
AD5362是AD5360的8通道版本。AD5361和AD5363分別是AD5360和AD5362的14位版本,。AD8599是AD8597的雙通道版本,。
本文所述電路可以使用上述任一款AD536x器件。需要時,,也可以改用其它基準電壓源以提供不同的輸出范圍,。
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