吉時利2602型數(shù)字源表數(shù)模轉(zhuǎn)換器測試實例
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為了說明2602型數(shù)字源表在多通道、多功能測試應(yīng)用中的源表能力和靈活性，讓我們看一下8-位乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的測試序列。圖1給出這個應(yīng)用的測試設(shè)置。通過TSP-Link連接的每個儀器都被分配一個唯一的節(jié)點編號，類似于GPIB地址。DAC實例使用兩個節(jié)點(節(jié)點1和節(jié)點2)，每個節(jié)點都有兩個源-測量單元SMU(SMU A和SMU B)。節(jié)點1是“主”節(jié)點，節(jié)點2是“從”節(jié)點?？刂破魍ㄟ^GPIB (或RS-232)發(fā)送命令或下載完整的測試腳本至主設(shè)備，主設(shè)備則通過TSP-Link向從設(shè)備發(fā)送命令。
DAC需要直流電源和基準電壓。
節(jié)點2的SMU A將向DAC提供+15VDC。當所有數(shù)字輸入設(shè)置為低電平時，它將測量DAC的實際供電電壓和電流，所有數(shù)字輸入設(shè)置為高電平時，再次進行測量。節(jié)點2的SMU B將向VREF提供+10VDC。當所有數(shù)字輸入設(shè)置在高電平時，它將測量這個端口的輸入電阻。
DAC擁有兩個互補的電流輸出。
當一個電流源與終端電阻連接后進行輸出時，可以將電流轉(zhuǎn)換為可測量的電壓，數(shù)字源表便可以直接對電流進行測量。在這些輸出端測得的電平與VREF成正比，其系數(shù)取決于數(shù)字輸入值。當數(shù)字輸入均處于高位時，IOUT1是最大值，IOUT2是最小值。反之，當數(shù)字輸入都處于低位時，IOUT1是最小值，IOUT2是最大值。數(shù)字輸入將作為輸出測量函數(shù)的變量，并對其線性特性進行評估。
對DAC的線性測量通常在靜態(tài)情況下進行。
在DAC的數(shù)字輸入端加入輸入代碼，而且如有必要，可以選通被測DAC將測試數(shù)據(jù)傳入該DAC。在我們實例中的DAC不需要進行選通（只有一個DAC）。節(jié)點1的數(shù)字I/O(1～8位)為DAC提供數(shù)字輸入。節(jié)點1 DIO的剩余6位以及節(jié)點2的所有14位都可以用作觸發(fā)或數(shù)字控制。如圖1所示，節(jié)點1的數(shù)字端口可能與組件分揀機進行交互，以控制分類裝箱操作。在輸入測試代碼之后DAC將生相應(yīng)輸出信號，然后進行若干次測量，以避免噪聲的出現(xiàn)，并對平均輸出電流或平均輸出電壓進行記錄。經(jīng)過適當?shù)慕r間后，節(jié)點1的SMU A將對IOUT1進行測量，節(jié)點1的SMU B將對IOUT2進行測量。數(shù)字源表的內(nèi)置數(shù)字濾波器將自動對每個輸出讀數(shù)的5個測量結(jié)果進行平均。
圖1. 利用2602型數(shù)字源表對8位乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器進行測試的設(shè)置
可以對以下幾個線性參數(shù)進行評估：
最低有效位(LSB)的大小就是輸入增加1時，輸出變化的數(shù)量。
其中，F(xiàn)SR是轉(zhuǎn)換器的滿量程范圍，n是位數(shù)(分辨率)。
偏移誤差是當數(shù)字輸入為零時額定偏移點與實際偏移點之間的差異。額定偏移是零，因此偏移只不過是當數(shù)字輸入為零時測得的電流或電壓輸出。偏移誤差對所有測量讀數(shù)都帶來相同誤差，它以LSB單位或者滿量程范圍百分率表示。作為INL測量的一部分，偏移誤差等于計算的截距值。
增益誤差是當數(shù)字輸入為滿量程且偏移誤差已被校正到零時，有關(guān)傳輸函數(shù)的額定增益值與實際增益值之間的差異。增益誤差表示實際傳輸函數(shù)與理想傳輸函數(shù)斜率之間存在的差異，因此每一步進的誤差百分比都是相同的，它以LSB單位或者滿量程范圍百分率表示。
積分非線性(INL)描述了DAC實際傳輸函數(shù)與理想直線之間的差值。對于DAC來說，這個差異要在每個階躍進行測量。理想直線可以是實際傳輸函數(shù)的最佳配適直線，通過這種方式算得的誤差最小；也可以是傳輸函數(shù)兩個端點之間的連線。它以LSB單位或者滿量程范圍百分率表示。
利用下面的公式可以計算INL，單位為LSB:
其中，CODE是施加的數(shù)字輸入，ICODE是對給定CODE的輸出電流（或電壓），SLOPE是基準直線的斜率，INTERCEPT是基準直線在Y軸的截距，計算出的INL以LSB為單位。如果使用最佳適配基準線，則通過線性回歸來計算斜率和截距。如果使用基于端點的基準線，那么斜率的計算方法如同LSB(FSR = IMAXCODE
– IMINCODE)，而且得到同樣數(shù)值；在這種情況下，截距是當數(shù)字輸入為零時，也就是CODE =0時，測得的轉(zhuǎn)換器偏移電流（或電壓）。
微分非線性(DNL)是實際階躍高度與1LSB理想值之間的差異。因此，如果實際階躍高度恰好是1LSB,那么DNL誤差為零。DNL的目標值(≤1LSB)確保DAC的單調(diào)性。這意味著沒有數(shù)據(jù)丟失，因為輸出始終隨著數(shù)字輸入而變化；它隨著數(shù)字輸入的增加而增加，并隨著數(shù)字輸入的減少而減少。它以LSB單位或者滿量程范圍百分率表示。利用下面的公式可以計算DNL，單位為LSB:
其中，ICODE是對給定CODE的輸出電流（或電壓），ICODE-1是前一次代碼輸入時測得的電流（或電壓）。
對于我們的DAC測試實例，偏移、增益誤差以及INL與DNL將由測量完成后的輸出確定。對于IOUT1，將利用最佳適配直線方法對INL進行估值，對于IOUT2，將利用端點直線方法進行估值。
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