你的位置:首頁 > 測試測量 > 正文

ATE引腳電子器件的電平設(shè)置DAC校準

發(fā)布時間:2022-06-28 來源:ADI 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】本文提供一種校準數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的方法,專用于引腳電子器件驅(qū)動器、比較器、負載、PMU和DPS。DAC具有差分非線性(DNL)和積分非線性(INL)等非線性特性,我們可以通過增益和偏置調(diào)整來盡可能降低這些特性。本文描述如何執(zhí)行這些校準,以改善電平設(shè)置性能。


簡介


自動化測試設(shè)備(ATE)描述用于一次對單個或多個器件執(zhí)行單次或一系列測試的測試儀器。不同類型的ATE測試電子器件、硬件和半導(dǎo)體器件。定時器件、DAC、ADC、多路復(fù)用器、繼電器和開關(guān)都是測試儀或ATE系統(tǒng)中的支持模塊。這些引腳電子器件可以利用精確的電壓和電流提供信號和電源。這些精密信號通過電平設(shè)置DAC進行配置。在ATE產(chǎn)品系列中,有些引腳電子器件包含校準寄存器,有些校準設(shè)置存儲在片外。本文介紹DAC的功能、誤差,以及如何通過增益和偏置調(diào)整進行校準。


數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)


DAC是一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器,用于將數(shù)字輸入轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬輸出電平。一個N位DAC可以支持2N個輸出電平。位數(shù)越高,DAC輸出分辨率越高。


1655555748182612.png

圖1. 數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)框圖。


首先,N位數(shù)字輸入提供給DAC串行寄存器。電壓開關(guān)和電阻求和網(wǎng)絡(luò)將數(shù)字輸入轉(zhuǎn)換為模擬輸出電平。DAC圖的轉(zhuǎn)換特性如圖2所示。對于3位DAC,23個數(shù)字輸入生成8個模擬輸出電平。


1655555735724344.png

圖2. 3位DAC的理想轉(zhuǎn)換函數(shù)。


DAC誤差


在現(xiàn)實世界中,轉(zhuǎn)換器并不理想。由于電阻值、插值和采樣的誤差,DAC的轉(zhuǎn)換函數(shù)并不是一條直線,或是線性的。這些誤差被稱為差分非線性(DNL)和積分非線性(INL)。DNL是輸出電平與理想步長之間的最大偏差,它由兩個連續(xù)輸出電壓電平之間的差值得出。INL是輸入/輸出特性與理想轉(zhuǎn)換函數(shù)之間的最大偏差。通過增益和偏置校正,可以減小INL誤差。


圖3中的INL顯示了實際轉(zhuǎn)換函數(shù)與理想轉(zhuǎn)換函數(shù)之間的偏差。DAC的增益誤差表示實際轉(zhuǎn)換函數(shù)的線性近似斜率與理想轉(zhuǎn)換函數(shù)斜率的匹配程度。在繪圖時,調(diào)整增益會影響線性近似角度。偏置誤差是測量值與所選的零偏置點之間的差值。如果調(diào)整偏置量,整個線性近似曲線會相應(yīng)地向上或向下移動。單個代碼的INL是任意給定點上增益誤差和偏置誤差的和。校準之后,一旦增益和偏置誤差降至最低,那么轉(zhuǎn)換函數(shù)會是兩個端點之間的一條線。


1655555697657072.png

圖3. INL誤差轉(zhuǎn)換函數(shù)。


校準程序


用戶可以建立校準程序,利用增益和偏置校正來降低DAC的非線性。以下步驟詳細說明了示例校準程序的每個步驟。


對于N位DAC:


1655555681932179.png


●    增益校正(GC):


在最低和最高二進制值時,DAC的線性度會降低。因此,建議在外部二進制值或EC表推薦的校準點之間的5%至10%范圍內(nèi)選擇校準點。進行以下計算時,我們假設(shè)選擇5%的校準點。


     ○ 將DAC輸入設(shè)置為高于最低二進制值5%。計算預(yù)期的電壓輸出并將其記錄為IDEAL1。測量輸出電壓,并將其記錄為MEAS1。

     ○ 將DAC輸入設(shè)置為低于最高二進制值5 %。計算并記錄IDEAL2。測量輸出電壓,并將其記錄為MEAS2。


     ○ 1655555663833087.png

     ○ 1655555651974376.png


●    偏置校正(OC):


所需的零偏置點因應(yīng)用而異。用戶應(yīng)該根據(jù)自己的應(yīng)用定義最佳值。有些用戶可能喜歡使用0V來獲得準確的接地參考點。有些用戶喜歡使用操作范圍的中間值來盡量減少總體INL誤差。


     ○ 對電壓-代碼公式的斜率應(yīng)用DAC增益校正,以確立單位增益。

     ○ 選擇所需的零偏置電壓點并將其記錄為IDEAL3。使用更新后的電壓-代碼公式計算代碼。編程設(shè)置計算得出的代碼,然后測量輸出電壓,并將其記錄為MEAS3。


     ○ 1655555636597202.png

     ○ 1655555624575127.png


示例1


以MAX32007為例,它是一個八通道DCL,集成了電平設(shè)置DAC和PMU開關(guān)。MAX32007具有內(nèi)部DAC,用于設(shè)置VDH、VDL、VDT/VCOM、VCH、VCL、VCPH和VCPL的電平。這些DAC沒有內(nèi)部校準寄存器。校準DAC時,請遵循以下步驟:


     ○ 按照評估套件數(shù)據(jù)手冊中的說明,啟動MAX32007評估(EV)套件。

     ○ 將SMB連接器DATA0A和NTRM0A連接至1.2 V。

     ○ 通過50 Ω端接裝置,將SMB連接器NDATA0A和TRM0A接地。

     ○ 使用USB電纜,將評估套件連接至Windows? 10 PC。打開MAX32007評估套件軟件(GUI)。


     ○ 1655555575567540.png


采用圖4所示的DAC電壓電平和驅(qū)動器設(shè)置。注意,最低VDH DAC工作電壓值為–1.5 V,最高工作電壓值為4.5 V;在本例中,零偏置點值為1.5 V。


21.jpg

圖4. 使用評估板軟件設(shè)置MAX32007的DAC電平。


     ○ 施加VDH = –1.5 V,然后測量輸出電壓值。

     ○ 施加VDH = 4.5 V,然后測量輸出電壓值。

     ○ 增益校正 = 測量輸出電壓值之間的差值/理想值之間的差值。例如,(4.501–(–1.497))/(4.5–(–1.5)) = 0.999667。


1655555550722738.png


要應(yīng)用增益校正,打開菜單 → 選項 → 校準,如圖5所示。


23.jpg

圖5. MAX32007 DAC的校準菜單。


1655555532668046.png

圖6. 帶校準寄存器的DAC的INL誤差校正。


     ○ 施加VDH = 1.5 V(包含增益校正代碼),然后測量輸出電壓值。

     ○ 偏置校正 = 測量輸出值–理想值。例如,(1.502–1.5) = 0.002。

     ○ 在執(zhí)行增益和偏置校正之后,


1655555515352502.png


示例2


以 MAX9979為例,它是一個八通道DCL,集成了電平設(shè)置DAC和 PMU。MAX9979包含內(nèi)部DAC,用于設(shè)置VDH、VDL、VDT、VCH、VCL、VCPH、VCPL、VCOM、VLDH、VLDL、VIN、VIOS、CLAMPHI/VHH和CLAMPLO的電平。這些DAC具有內(nèi)部校準寄存器。在示例1中,調(diào)節(jié)了DAC輸出代碼,以盡量減少INL誤差。在示例2中,DAC輸入代碼保持不變,校準寄存器調(diào)整輸出級緩沖器以盡量減少INL誤差,如圖6所示。要校準DAC,請遵循以下步驟:


     ○ 按照評估套件數(shù)據(jù)手冊中的說明,啟動 MAX9979評估套件。

     ○ 將SMB連接器DATA0A和NTRM0A連接至1.2 V。

     ○ 通過50 Ω端接裝置,將SMB連接器NDATA0A和TRM0A接地。

     ○ 使用USB電纜,將評估套件連接至Windows 10 PC。打開MAX9979評估套件軟件(GUI)。


     ○ 1655555471102949.png


     ○ 采用圖7所示的DAC電壓電平和驅(qū)動器設(shè)置。注意,VDH DAC的最低建議值為–1.5 V,最高建議值為4.5 V,零偏置點值為1.5 V。


27.jpg

圖7. 使用評估板軟件設(shè)置MAX9979的DAC電平。


     ○ 施加VDH = -1.45 V,然后測量輸出電壓值。

     ○ 施加VDH = 6.5 V,然后測量輸出電壓值。

     ○ 增益校正 = 測量輸出電壓值之間的差值/理想值之間的差值。例如,(6.501 V–(–1.455 V))/(6.5 V–(–1.45 V)) = 1.0007 V。

     ○ 進行增益校正后,


1655555442459599.png


注意,要執(zhí)行增益和偏置校正,請轉(zhuǎn)至菜單 → 選項 → 更改 → 校準,如圖8所示。有關(guān)將增益和偏置校正轉(zhuǎn)換為增益和偏置代碼的更多信息,參見MAX9979數(shù)據(jù)手冊。


29.jpg

圖8. MAX9979的校準寄存器設(shè)置



免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請聯(lián)系小編進行處理。


推薦閱讀:


適用于任何化學(xué)物的簡單電池充電器IC

在IC電源管理這個新領(lǐng)域,有哪些物聯(lián)網(wǎng)最佳應(yīng)用?

玩轉(zhuǎn)PoE智能照明,我們幫你從“芯”開始

英飛凌140W(28V/5A) USB-PD3.1 高功率密度方案

板級攝像頭集成指南

特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉