對(duì)于N位的雙極性數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC),，其傳遞函數(shù)為：
系統(tǒng)需求以及失調(diào)誤差指標(biāo)可決定是否需要校準(zhǔn)。雖然16位,、16通道的DAC AD5360在出廠時(shí)已經(jīng)調(diào)校過,，但仍有幾個(gè)毫伏的失調(diào)電壓。本文將介紹如何利用簡單的算法將未知的失調(diào)誤差降至1 mV(典型值)以下,。該技術(shù)可以用于工廠校準(zhǔn),，也可用于DAC生命周期中任何時(shí)候的失調(diào)校準(zhǔn)。
AD5360的偏置DAC被用來設(shè)定輸出范圍,，該輸出范圍可以是單極性正電壓,、單極性負(fù)電壓、雙極性中心對(duì)稱或者雙極性不對(duì)稱,。當(dāng)采用5 V基準(zhǔn)時(shí),，偏置DAC將輸出范圍設(shè)置到缺省值，即±10 V,。此偏置DAC也有一個(gè)失調(diào)誤差,。16路DAC輸出在出廠時(shí)已通過此偏置DAC被調(diào)校為缺省值，誤差已消除,。由于偏置DAC是可變的,，故其失調(diào)誤差將會(huì)影響主DAC輸出的失調(diào)誤差。
AD5360的兩個(gè)特性簡化了失調(diào)校準(zhǔn)：(1)GPIO引腳,，可以通過讀取一個(gè)寄存器來確定其狀態(tài),；(2)集成式監(jiān)控多路復(fù)用器,，可以在軟件的控制下將16路DAC輸出中的任何一路，或者2個(gè)外部電壓切換到1個(gè)單引腳上,。
1 工作原理
失調(diào)校準(zhǔn)的具體過程：比較器監(jiān)控兩路電壓,，一路是MON_OUT，其中包含未知失調(diào)電壓的DAC輸出,；另一路是SIGGND,，即DAC的參考地。比較器的輸出將指明該失調(diào)電壓是高于還是低于SIGGND,，然后增加或減小DAC的輸出,，直到比較器的輸出反轉(zhuǎn)，表示DAC的輸出逼近SIGGND,，當(dāng)比較器輸出連接到GPIO引腳時(shí),，通過讀取相應(yīng)的寄存器即可獲得其狀態(tài)。圖1為電路原理圖,。
AD5360的多路復(fù)用器將選定的DAC輸出連接到 MON_OUT,。其開關(guān)存在一個(gè)雖然較小但還是有一定量導(dǎo)通的電阻RDSON，故從MON_OUT汲取的任何電流都將會(huì)在RDS上產(chǎn)生一個(gè)壓降,，從而引起輸出誤差,。為了避免這一點(diǎn)，可利用AD8597 低噪聲放大器對(duì)MON_OUT進(jìn)行緩沖,。位于放大器后面的低通濾波器減小了高速精密比較器AD790所呈現(xiàn)的噪聲,，進(jìn)而防止了偽觸發(fā)。AD790可工作于±15 V電源下,，因此能夠與AD5360兼容,。此外,，AD790最大差分輸入電壓為15 V,，可耐受AD5360的輸出電壓，無需衰減,。在圖1中,，如果通道失調(diào)電壓為正值，則比較器輸出將為低電平,，表明要消除失調(diào)電壓,，就需要降低輸出電壓；如果通道失調(diào)電壓為負(fù)值,，則比較器輸出為高電平,，表明要消除失調(diào)電壓，就需要增加輸出電壓,。
2 配置AD5360的監(jiān)控多路復(fù)用器和GPIO
將0x0C002X寫入到監(jiān)控器的專用功能寄存器中,，這里X為所需的輸出通道,，用來激活監(jiān)控多路復(fù)用器并選擇所需的通道。此時(shí),，MON_OUT將給出與所選通道相同的輸出電壓,。GPIO專用功能寄存器的bit0代表GPIO引腳的狀態(tài)。
對(duì)DAC通道加載0x8000,，理想情況下提供與SIGGND(即0 V)相等的電壓,。本文假定DAC通道的失調(diào)電壓為負(fù)值。讀取GPIO寄存器,，顯示比較器輸出為低電平,，表明必須增加輸入，直到比較器輸出反轉(zhuǎn),。隨著逐漸增大的代碼寫入DAC輸入寄存器,， GPIO寄存器不斷被讀取，直至比較器的讀數(shù)反轉(zhuǎn),。圖2顯示了具體的校準(zhǔn)過程,，代碼為0x8009時(shí)，反轉(zhuǎn)發(fā)生,。AD790有一個(gè)最大為0.65 mV的滯后,，為了更精確地確定DAC的失調(diào)電壓，反過來再減小DAC代碼,。當(dāng)代碼為0x8006時(shí),，比較器輸出再次發(fā)生反轉(zhuǎn)。因此,，使輸出逼近SIGGND的代碼應(yīng)該位于0x8006和0x8009之間,。本文中，代碼0x8007是較好的選擇,，但利用該系統(tǒng)無法確定哪個(gè)代碼將會(huì)實(shí)現(xiàn)最佳輸出,。由于比較器和運(yùn)算放大器的失調(diào)問題，因此無法確定比較器的兩個(gè)觸發(fā)點(diǎn)之間究竟哪個(gè)代碼為最佳結(jié)果,。但是無論哪種情況,，此DAC通道偏離SIGGND的誤差通常<1 mV。本文闡述的技術(shù)方案,，只需要一個(gè)軟件算法和少量的外部元器件,，即可將未知的失調(diào)誤差減小到1 mV以下。
