電路功能與優勢

本文所述電路如圖1所示，可提供一種消除不確定失調誤差的校準方法。在工業過程控制和儀器儀表應用中使用高精度、高分辨率DAC時，低失調通常是一個關鍵特性。該電路利用 AD5360的內置特性，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。當失調量已知時，用戶可以調整發送至DAC的代碼來消除失調。

圖1. AD5360 DAC的自校準電路可將失調電壓降至1 mV以下（原理示意圖，未顯示去耦和所有連接）

電路描述

AD5360是一種采用8 mm×8 mm 外形尺寸56 引腳LFCSP封裝的高集成度16通道串行輸入±10 V電壓輸出16 bit DAC。它提供一種4倍VREF標稱輸出電壓范圍，例如，如果某項設計需要－8 V～+8 V輸出電壓范圍，這屬于一種非工業標準4 V參考電壓，它沒有考慮到DAC的零點誤差和滿度誤差，并且可能會影響輸出電壓范圍。

為了克服這個問題，該解決方案提供一種高于要求的電壓范圍的可選擇參考電壓，并且使用內部增益寄存器（m）和失調寄存器（c）獨立調整每個通道輸出達到要求的范圍。

本文所述電路可以測量并通過校準消除這些情況下主DAC的失調誤差。該電路需用一個通用I/O引腳和一個片內監控多路復用器。GPIO（通用I/O）引腳設置為輸入；通過讀取GPIO內部寄存器，可以確定GPIO引腳的邏輯狀態。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 上產生壓降，從而引起輸出誤差。為了避免這種現象，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，以免發生誤觸發。

AD790是一款快速（45 ns）、精密電壓比較器，具有豐富多樣的功能特性，且易于使用。該器件可以采用+5 V單電源或±15 V雙電源供電。單電源模式下，其輸入可以以地為參考，這是其它比較器所不具備的特性。雙電源模式下，它擁有處理輸入引腳上最大15 V差分電壓的獨特能力，從而可以簡化與大幅度動態信號的接口。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。

如果通道失調為負，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。為校準DAC，DAC通道需載入數字值，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。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為高電平。AD790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。

當比較器輸出重新跳變為低電平時，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。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。