ADI:主动校准技能将 DAC 的失调差错减至1mV 以下

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关于N位的双极性数模转换器(DAC)来说，其传递函数为：

其间：A为模拟输出，D为数字输入，G为增益，V_FS为满量程额外电压，V_OS为失调电压。关于一个抱负的DAC而言，G= 1且V_OS= 0。

体系需求以及失调差错目标将决议是否需求校准。尽管16位、16通道的DAC AD5360 在出厂时现已调校过，但仍有几个毫伏的失调电压。下面的比如将介绍怎么使用简略的算法将不知道的失调差错降至1m V（典型值）以下。该技能能够用于工厂校准，也可用于DAC生命周期中任何时候的失调校准。

A D5360的偏置DAC被用来设定输出规模，该输出规模能够是单极性正电压、单极性负电压、双极性中心对称或许双极性不对称。当选用5V基按时，偏置DAC将输出规模设 置到缺省值，即±10V。此偏置DAC也有一个失调差错。16路DAC输出在出厂时现已过此偏置DAC被调校为缺省值，故差错已消除。因为偏置DAC是可变的，故其失调差错将会影响主DAC输出的失调差错。

A D5360的两个特性简化了失调校准：一个是GPIO引 脚，它能够经过读取一个寄存器来确认其状况；另一个是集成式监控多路复用器，它能够在软件的操控下将16路DAC输出中的任何一路，或许两个外部电压切换到一个单引脚上。

作业原理

失调校准的详细进程如下：比较器监控两路电压，一路是MON_OUT，即包括不知道失调电压的DAC输出，另一路是SIGGND，即DAC的参阅地。比较器的输出将指明该失调电压是高于仍是低于SIGGND，然后添加或减小DAC的输出，直到比较器的输出回转，标明DAC的输出迫临SIGGND，这样比较器现已能够检测出来。比较器输出连接到GPIO引脚，经过读取相应的寄存器即可取得其状况。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。其开关存在一个尽管较小但仍是有一定量的导通电阻R_DSON，故从MON_OUT罗致的任何电流都将会在RDS上发作一个压降，然后引起输出差错。为了避免这一点，可使用 AD8597 低噪声放大器对MON_OUT进行缓冲。坐落放大器后边的低通滤波器减小了高速精细比较器所出现的噪声，从而避免了伪触发。 AD790 可作业于±15V电源下，因而能够与A D5360兼容。此外，A D790最大差分输入电压为15V，故能够耐受A D5360的输出电压，无需衰减。在图1中，假如通道失调电压为正，则比较器输出将为低电平，标明要消除失调电压，就需求下降输出电压。而当通道失调电压为负值，则比较器输出为高电平，标明要消除失调电压，就需求添加输出电压。

怎么装备AD5360的监控多路复用器和GPIO

将0x0C002X写入到监控器的专用功用寄存器中，这儿X为所需的输出通道，来激活监控多路复用器并挑选所需的通道。此刻，MON_OUT将给出与所选通道相同的输出电压。GPIO专用功用寄存器的Bit0代表GPIO引脚的状况。关于读写寄存器的信息请参阅AD5360的数据手册。

通道校准

图2显现了详细的校准进程。对DAC通道加载0x8000，抱负状况下这应该供给等于SIGGND（即0 V）的电压。此例中假定DAC通道的失调电压为负值。读取GPIO寄存器，显现比较器输出为低电平，标明有必要添加输入，直到比较器输出回转。跟着逐步增大的代码写入DAC输入寄存器，GPIO寄存器不断被读取，直至比较器的读数回转。图2显现，代码为0x8009时，此回转发作。A D790有一个最大为0.65mV的滞后，为了更精确地确认DAC的失调电压，反过来再减小DAC代码。当代码为0x8006时，比较器输出再次发作回转。因而，使输出迫临SIGGND的代码应该坐落0x8006和0x8009之间。本例中，代码0x8007是较好的挑选，但使用该体系无法确认哪个代码将会完成最佳的输出。因为比较器和运算放大器的失调问题，因而无法确认比较器的两个触发点之间终究哪个代码为最佳成果，但不管哪种状况，此DAC通道违背SIGGND的差错一般<1mV。

结束语

使用本文论述的技能计划，只需求一个软件算法和少数的外部元器件，即可将不知道的失调差错减小到1mV以下。