【導(dǎo)讀】電氣信號(hào)鏈可以以各種形式出現(xiàn)。它們可能由不同的電氣元件組成，包括傳感器、執(zhí)行器、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），甚至是微控制器。整個(gè)信號(hào)鏈的準(zhǔn)確性起著決定性的作用。
為了提高精度，首先需要識(shí)別并盡量減少各個(gè)環(huán)節(jié)的各自誤差。根據(jù)信號(hào)鏈的復(fù)雜性，這種分析可能變成一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。本文介紹了一個(gè)精密DAC信號(hào)鏈誤差預(yù)算計(jì)算工具。它將描述與DAC連接的各個(gè)元件的誤差貢獻(xiàn)。最后，它將逐步演示如何使用這個(gè)工具來識(shí)別和糾正這些問題。
精確的DAC誤差預(yù)算計(jì)算器是精確的，易于使用，并能幫助開發(fā)人員為特定的應(yīng)用選擇最合適的元件。因?yàn)镈AC通常不會(huì)單獨(dú)出現(xiàn)在信號(hào)鏈中，而是與電壓基準(zhǔn)和運(yùn)算放大器相連（例如作為基準(zhǔn)緩沖器），這些額外的元件和它們各自的誤差必須被考慮和匯總。為了更好地理解這個(gè)概念，我們首先看一下主要元件的個(gè)別誤差貢獻(xiàn)，如圖1所示。
圖1. 是DAC信號(hào)鏈的主要組成部分。
誤差的類型
電壓基準(zhǔn)有四個(gè)主要的誤差貢獻(xiàn)。首先是與初始精度（初始誤差）有關(guān)，它表示在25℃的規(guī)定溫度下，在生產(chǎn)測(cè)試中測(cè)得的輸出電壓的變化。此外，還有與溫度系數(shù)有關(guān)的誤差（溫度系數(shù)誤差）、負(fù)載調(diào)節(jié)誤差和線路調(diào)節(jié)誤差。初始精度和溫度系數(shù)誤差對(duì)總誤差的貢獻(xiàn)最大。
在運(yùn)算放大器中，輸入偏移電壓誤差和電阻的公差誤差影響最大。輸入偏移電壓誤差指的是必須施加到輸入端的低差分電壓，以迫使輸出為0 V。電阻的公差誤差是用于設(shè)置閉環(huán)增益的相應(yīng)公差引起的增益誤差。其他誤差由偏置電流、電源抑制比（PSRR）、開環(huán)增益、輸入偏移電流、CMRR偏移和輸入偏移電壓漂移引起。
對(duì)于DAC本身，數(shù)據(jù)表中給出了各種類型的誤差--例如，積分-非線性（INL）誤差，它與理想輸出電壓和給定輸入代碼下測(cè)量的輸出電壓之間的差異有關(guān)。進(jìn)一步的類型是增益、偏移和增益溫度系數(shù)誤差。有時(shí)，這些都被組合在一起，形成總的意外誤差（TUE）。這涉及到考慮到所有DAC誤差的輸出誤差的測(cè)量，即INL、偏移和增益誤差，以及在電源電壓和溫度下的輸出漂移。
由于不同的誤差源通常是不相關(guān)的，計(jì)算信號(hào)鏈中總誤差的最精確方法是根和法。
收集各自元件的誤差通常是一項(xiàng)繁瑣的工作，因此我們可以通過誤差預(yù)算計(jì)算器簡(jiǎn)化這一工作，得出同樣精確的計(jì)算結(jié)果。
使用精密DAC誤差預(yù)算計(jì)算器，一步一步來
首先，使用誤差預(yù)算計(jì)算器，從三種DAC類型中選擇：電壓輸出DAC，乘法DAC，以及4-20mA電流源DAC。接下來，為誤差計(jì)算設(shè)置所需的溫度范圍和電源電壓紋波。后者對(duì)PSRR誤差有決定性作用。一旦輸入了這些值，計(jì)算器就會(huì)生成一個(gè)圖表，顯示信號(hào)鏈中各個(gè)元件各自的誤差貢獻(xiàn)（圖2）。
圖2.所示為模擬設(shè)備誤差預(yù)算計(jì)算器中誤差貢獻(xiàn)的表示。
這個(gè)例子中的總誤差主要是受電壓基準(zhǔn)的影響。這個(gè)信號(hào)鏈的改進(jìn)可以通過使用一個(gè)更精確的參考模塊來實(shí)現(xiàn)。
DAC的集成電阻負(fù)責(zé)內(nèi)部反相放大器的比較，從而提高精度，對(duì)DAC的總誤差有決定性的貢獻(xiàn)。在沒有集成電阻或內(nèi)部反相放大器的DAC中，這些參數(shù)可以單獨(dú)指定。
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