基于過零點檢測的高分辨率DAC靜態(tài)測試方法研究
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設(shè)參考鋸齒波的信號f(x)*δT(x)，其中：
參考斜坡的信號可以表示為：
，[]為取整函數(shù)。令DUT產(chǎn)生的信號為g'(x)，經(jīng)過疊加的均勻抖動上升的鋸齒信號為f(x)*δT(x)+g(x)，ADC采集的信號就是f(x)*δT(x)+g(x)-g'(x)。顯然，g(x)-g'(x)的值代表了△Vk的大小，而△Vk很小，低精度的ADC是無法將其反映出來的。通過借助參考鋸齒波形在時域上的過零點分布卻能夠表達出來。
如果被測DAC表現(xiàn)出完美的靜態(tài)特性，那么ADC會恢復(fù)出參考鋸齒波信號，如果一旦被測DAC的輸出電壓Vk與理想值存在偏差(如圖4)，則會在時域圖上明顯地反映出來，如圖6所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/192774.htm
圖中△Vk代表了在輸入代碼為k時，實際測量電平與這一點的理想電平的差值，虛線代表參考鋸齒波信號，實線表示被測DAC與參考信號的差分信號。用一個雙通道的ADC同時對兩種信號進行采集，通過檢測過零點，得到△tk、△tk+1的值，不難看出：
N代表鋸齒波一個周期內(nèi)的采樣點，A表示鋸齒波的幅值，然后有：
結(jié)果證明，在上述方法中，知道鋸齒波的幅值以及△tk內(nèi)的采樣點數(shù)Nc，便可得到△tk的值，在這種方法中，并不需要知道每一個Vk的值，也可以輕松地獲得DNL和INL的值。
3 仿真實驗
為了驗證此方法的可靠性，本文采用Labview虛擬儀器進行仿真測試。仿真中采用8位DAC產(chǎn)生標準的斜坡波形和鋸齒波形，將兩種信號的加法形式作為參考波形，設(shè)置隨機白噪聲點逐點加到標準斜坡波形上，使得LSB的范圍限制為，以便用程序計算出實際仿真的DNL和INL的大小。程序的最終目的在于，將提出方法測試所得的結(jié)果和真實計算結(jié)果的偏差做一個比較。
通過編寫測試程序，可以得到以下規(guī)律：
(1)ADC的采樣率越高，實際測試得到的DNL和INL會更加接近真實的計算結(jié)果；
(2)參考鋸齒波的幅值越小，測試的結(jié)果會越精確；
(3)ADC位數(shù)與測試精度幾乎沒有關(guān)系。
需要注意的是，增加采樣點數(shù)會使測試時間增加，因此ADC的采樣率不可以無限制提高，但是可以根據(jù)測試的實際情況對其作最佳評估。關(guān)于幅值的設(shè)定，其最低值必須使得每個差分鋸齒波都有過零點。然后設(shè)置程序來比較標準鋸齒波的過零點和差分鋸齒波的過零點數(shù)，當兩者不同時，程序中的指示燈報警。
在仿真測試中，設(shè)置DAC范圍為10V，幅值為80mV；產(chǎn)生的斜坡中，每個輸入代碼重復(fù)100次，設(shè)置采樣率為1k，采集256000個點。設(shè)置ADC的分辨率為2位。得到結(jié)果如圖6所示。
通過比較圖6中兩個波形的過零點之間的采樣數(shù)，比較最終得到的INL值與計算所得INL值：圖7 a．實際的INL值，b．用本方法測得的INL值。
4 結(jié)束語
本文對高精度DAC的動態(tài)測試提出了新的評估方法，這個方法通過比較參考鋸齒波與實際得到的鋸齒波在時域上的過零點，精確地獲得了DAC的靜態(tài)參數(shù)INT、DNL的值。并且在Labview仿真測試系統(tǒng)中進行了驗證，結(jié)果證明了此方法的有效性和實用性。
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