自动校准技术将DAC失调降至1mV以下

N位双极性数模转换器（DAC）的传递函数为：

其中A为模拟输出，D为数字输入，G为增益，V司 司长 是标称满量程电压，并且V操作系统 是失调电压。对于理想的DAC，G = 1和V操作系统 = 0。

失调误差规格与系统要求相结合，将决定是否需要校准。AD5360 16位、16通道DAC经过工厂调整，但仍可能存在几毫伏的失调。以下示例显示了简单的软件算法如何将未知失调降低到小于1 mV（典型值）。该技术可用于工厂校准，或用于DAC生命周期中任何点的失调校正。

AD5360的失调DAC用于设置输出范围，可以是单极性正、单极性负、双极性中心或双极性偏斜。当使用10 V基准电压源时，失调DAC的默认值设置±5 V输出范围。失调DAC也存在失调误差。<> 个 DAC 输出在出厂时经过修整，失调 DAC 处于默认值，因此该误差被修整掉。当失调DAC发生变化时，其失调误差会影响主DAC输出的失调误差。

AD5360的两个特性简化了失调校准：GPIO引脚，可通过读取寄存器来确定其状态;以及集成的监视器多路复用器，允许在软件控制下将 16 个 DAC 输出或两个外部电压中的任何一个切换到单个引脚。

操作理论

失调校准程序如下：比较器监视两个电压，MON_OUT，DAC输出包含未知失调;和SIGGND，DAC的接地参考。比较器输出指示未知失调是高于还是低于SIGGND。DAC的输出递增或递减，直到比较器输出切换，表明DAC输出与比较器可以检测到的SIGGND一样接近。比较器输出连接到GPIO引脚;其状态可以通过读取相应的寄存器来确定。电路图如图1所示。

AD5360的多路复用器将选定的DAC输出连接到MON_OUT。它的开关具有低但有限的R德森，因此从MON_OUT汲取的任何电流都会在RDS上产生压降，从而产生输出误差。为防止这种情况，MON_OUT由低噪声放大器AD8597缓冲。放大器后面的低通滤波器可降低快速、精密比较器AD790的噪声量，并防止误触发。AD790可采用±15V电源供电，与AD5360兼容。此外，AD790的最大差分输入电压为15 V，因此可以承受AD5360的输出电压而不会衰减。在图1中，如果通道失调为正，则比较器输出将很低，这表明需要降低输出电压以消除失调。如果通道失调为负，则比较器输出将很高，表明需要增加输出电压以消除失调。

图1.电路图

配置AD5360的监控多路复用器和GPIO。

将 0x0C002X（其中 X 是所需的输出通道）写入监视器特殊功能寄存器，可使监视器多路复用器并选择所需的通道。完成此操作后，MON_OUT将提供与所选通道相同的输出电压。GPIO 特殊功能寄存器的位 0 指示 GPIO 引脚的状态。有关读写寄存器的信息，请参考AD5360数据手册。

校准通道

图2显示了校准程序。DAC通道加载0x8000，理想情况下应提供等于SIGGND（即0 V）的电压。在本例中，假定DAC通道具有负失调。读取GPIO寄存器显示比较器输出为低电平，表明输入必须递增，直到输出切换。当更高的代码逐渐写入DAC输入寄存器时，GPIO寄存器被读取，直到比较器切换。图 2 显示这种情况发生在代码 0x8009。AD790的最大迟滞带为0.65 mV，因此再次降低DAC代码可以更准确地确定DAC失调。比较器输出在代码0x8006处再次切换。因此，将输出最接近 SIGGND 的值介于代码 0x8006 和 0x8009 之间。在此示例中，代码0x8007是更好的选择，但无法确定使用此系统哪个代码将提供最佳输出。比较器和运算放大器失调使得无法确定两个比较器跳变点中的哪个代码提供最佳结果，但在这两种情况下，DAC通道通常为SIGGND的<1 mV。

结论

该技术可以使用软件算法和一些外部元件将未知失调误差降低到1 mV以下。

审核编辑：郭婷