摘要

本文提供一种校准数模转换器()的方法，专用于引脚驱动器、比较器、负载、PMU和DPS。DAC具有差分非线性(DNL)和积分非线性(INL)等非线性特性，我们可以通过增益和偏置调整来尽可能降低这些特性。本文描述如何执行这些校准，以改善电平设置性能。

简介

自动化测试设备(ATE)描述用于一次对单个或多个器件执行单次或一系列测试的测试仪器。不同类型的ATE测试电子器件、硬件和半导体器件。定时器件、DAC、ADC、多路复用器、继电器和开关都是测试仪或ATE系统中的支持模块。这些引脚电子器件可以利用精确的电压和电流提供信号和电源。这些精密信号通过电平设置DAC进行配置。在ATE产品系列中，有些引脚包含校准寄存器，有些校准设置存储在片外。本文介绍DAC的功能、误差，以及如何通过增益和偏置调整进行校准。

数模转换器(DAC)

DAC是一种数据转换器，用于将数字输入转换为相应的模拟输出电平。一个N位DAC可以支持2N个输出电平。位数越高，DAC输出分辨率越高。

图1.数模转换器(DAC)框图。

首先，N位数字输入提供给DAC串行寄存器。电压开关和电阻求和网络将数字输入转换为模拟输出电平。DAC图的转换特性如图2所示。对于3位DAC，23个数字输入生成8个模拟输出电平。

图2.3位DAC的理想转换函数。

DAC误差

在现实世界中，转换器并不理想。由于电阻值、插值和采样的误差，DAC的转换函数并不是一条直线，或是线性的。这些误差被称为差分非线性(DNL)和积分非线性(INL)。DNL是输出电平与理想步长之间的最大偏差，它由两个连续输出电压电平之间的差值得出。INL是输入/输出特性与理想转换函数之间的最大偏差。通过增益和偏置校正，可以减小INL误差。

图3中的INL显示了实际转换函数与理想转换函数之间的偏差。DAC的增益误差表示实际转换函数的线性近似斜率与理想转换函数斜率的匹配程度。在绘图时，调整增益会影响线性近似角度。偏置误差是测量值与所选的零偏置点之间的差值。如果调整偏置量，整个线性近似曲线会相应地向上或向下移动。单个代码的INL是任意给定点上增益误差和偏置误差的和。校准之后，一旦增益和偏置误差降至最低，那么转换函数会是两个端点之间的一条线。

图3.INL误差转换函数。

校准程序

用户可以建立校准程序，利用增益和偏置校正来降低DAC的非线性。以下步骤详细说明了示例校准程序的每个步骤。

对于N位DAC：

最大代码(MC) = (2N – 1)

电压范围(VRANGE)

= 最大DAC输出电压(VMAX)

– 最小DAC输出电压(VMIN) = 4 × VREF

DAC输入代码(未校准)