基于過(guò)零點(diǎn)檢測的高分辨率DAC靜態(tài)測試方法研究
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設參考鋸齒波的信號f(x)*δT(x)，其中：
參考斜坡的信號可以表示為：
，[]為取整函數。令DUT產(chǎn)生的信號為g'(x)，經(jīng)過(guò)疊加的均勻抖動(dòng)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(wú)法將其反映出來(lái)的。通過(guò)借助參考鋸齒波形在時(shí)域上的過(guò)零點(diǎn)分布卻能夠表達出來(lái)。
如果被測DAC表現出完美的靜態(tài)特性，那么ADC會(huì )恢復出參考鋸齒波信號，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(huì )在時(shí)域圖上明顯地反映出來(lái)，如圖6所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/192774.htm
圖中△Vk代表了在輸入代碼為k時(shí)，實(shí)際測量電平與這一點(diǎn)的理想電平的差值，虛線(xiàn)代表參考鋸齒波信號，實(shí)線(xiàn)表示被測DAC與參考信號的差分信號。用一個(gè)雙通道的ADC同時(shí)對兩種信號進(jìn)行采集，通過(guò)檢測過(guò)零點(diǎn)，得到△tk、△tk+1的值，不難看出：
N代表鋸齒波一個(gè)周期內的采樣點(diǎn)，A表示鋸齒波的幅值，然后有：
結果證明，在上述方法中，知道鋸齒波的幅值以及△tk內的采樣點(diǎn)數Nc，便可得到△tk的值，在這種方法中，并不需要知道每一個(gè)Vk的值，也可以輕松地獲得DNL和INL的值。
3 仿真實(shí)驗
為了驗證此方法的可靠性，本文采用Labview虛擬儀器進(jìn)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，設置隨機白噪聲點(diǎn)逐點(diǎn)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(shí)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果和真實(shí)計算結果的偏差做一個(gè)比較。
通過(guò)編寫(xiě)測試程序，可以得到以下規律：
(1)ADC的采樣率越高，實(shí)際測試得到的DNL和INL會(huì )更加接近真實(shí)的計算結果；
(2)參考鋸齒波的幅值越小，測試的結果會(huì )越精確；
(3)ADC位數與測試精度幾乎沒(méi)有關(guān)系。
需要注意的是，增加采樣點(diǎn)數會(huì )使測試時(shí)間增加，因此ADC的采樣率不可以無(wú)限制提高，但是可以根據測試的實(shí)際情況對其作最佳評估。關(guān)于幅值的設定，其最低值必須使得每個(gè)差分鋸齒波都有過(guò)零點(diǎn)。然后設置程序來(lái)比較標準鋸齒波的過(guò)零點(diǎn)和差分鋸齒波的過(guò)零點(diǎn)數，當兩者不同時(shí)，程序中的指示燈報警。
在仿真測試中，設置DAC范圍為10V，幅值為80mV；產(chǎn)生的斜坡中，每個(gè)輸入代碼重復100次，設置采樣率為1k，采集256000個(gè)點(diǎn)。設置ADC的分辨率為2位。得到結果如圖6所示。
通過(guò)比較圖6中兩個(gè)波形的過(guò)零點(diǎn)之間的采樣數，比較最終得到的INL值與計算所得INL值：圖7 a．實(shí)際的INL值，b．用本方法測得的INL值。
4 結束語(yǔ)
本文對高精度DAC的動(dòng)態(tài)測試提出了新的評估方法，這個(gè)方法通過(guò)比較參考鋸齒波與實(shí)際得到的鋸齒波在時(shí)域上的過(guò)零點(diǎn)，精確地獲得了DAC的靜態(tài)參數INT、DNL的值。并且在Labview仿真測試系統中進(jìn)行了驗證，結果證明了此方法的有效性和實(shí)用性。
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