電路功能與優(yōu)勢(shì)
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(zhǔn)方法。在工業(yè)過程控制和儀器儀表應(yīng)用中使用高精度、高分辨率DAC時(shí)，低失調(diào)通常是一個(gè)關(guān)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(yùn)算放大器，確定DAC輸出電壓是高于還是低于接地參考信號(hào)。當(dāng)失調(diào)量已知時(shí)，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(zhǔn)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(zhǔn)電壓源時(shí)，標(biāo)稱輸出范圍為±10 V。AD5360內(nèi)置兩個(gè)偏移DAC。各偏移DAC均與一組（8個(gè)）DAC相連，用來調(diào)整輸出范圍的中間電平點(diǎn)。例如，可通過設(shè)置偏移DAC將輸出范圍從±10 V變?yōu)?minus;8 V至+12 V，或應(yīng)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(shí)，偏移DAC的值為默認(rèn)值，而且已經(jīng)有效消除其所引起的失調(diào)誤差。但是，當(dāng)偏移DAC的值變?yōu)榉悄J(rèn)值時(shí)，其失調(diào)誤差會(huì)影響主DAC的失調(diào)誤差。
本文所述電路可以測(cè)量并通過校準(zhǔn)消除這些情況下主DAC的失調(diào)誤差。該電路需用一個(gè)通用I/O引腳和一個(gè)片內(nèi)監(jiān)控多路復(fù)用器。GPIO（通用I/O）引腳設(shè)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(fù)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(fù)用器具有低而有限的導(dǎo)通電阻RON ，因此從MON_OUT汲取的任何電流均會(huì)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(gè)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(shí)，AD790還需要一個(gè)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(fù)，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(zhǔn)DAC，DAC通道需載入數(shù)字值，該值應(yīng)恰好提供與SIGGND相等的電壓（即0 V）。本例中，假設(shè)DAC通道具有負(fù)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(dāng)比較器輸出重新跳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，SIGGND位于這兩個(gè)碼之間的某個(gè)位置。由于電路所用器件存在誤差，比較器跳變點(diǎn)之間通常有三四個(gè)碼的跨度。用這種方法無法準(zhǔn)確確定哪個(gè)碼可提供最低失調(diào)輸出，但是，如果選取的碼為兩個(gè)跳變點(diǎn)碼的平均值，則相對(duì)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(dá)到理想的性能，必須采用出色的布局、接地和去耦技術(shù)（請(qǐng)參考教程MT-031和教程MT-101）。至少應(yīng)采用四層PCB：一層為接地層，一層為電源層，另兩層為信號(hào)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A(yù)D536x器件。需要時(shí)，也可以改用其它基準(zhǔn)電壓源以提供不同的輸出范圍。
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