基于MAX5891 的差分輸出的測量方法簡介

MAX5890和其他Maxim 14位器件使用5-4-3-2分段體系結(jié)構(gòu)，14位體系結(jié)構(gòu)的編碼組如表2所示。MAX5889和其他Maxim 12位器件使用5-4-3體系結(jié)構(gòu)，12位體系結(jié)構(gòu)的編碼組如表3所示。

表2. 5-4-3-2體系結(jié)構(gòu)的14位編碼組

表3. 5-4-3體系結(jié)構(gòu)的12位編碼組

定義了編碼組后，必須解決采集測量點(diǎn)的問題。適合這類測量的萬用表是Agilent? 3458，分辨率高達(dá)8.5位。該表連接在MAX5891的OUTP和OUTN端之間，輸出端以50Ω負(fù)載接地。當(dāng)DAC設(shè)置為20mA滿量程電流時(shí)，萬用表輸入得到的電壓擺幅是±1V。

萬用表量程設(shè)置為固定的1.2V，使用最大分辨率，得到10nV最小測量結(jié)果。切換表的量程會增大測量值的增益誤差;因此，使用單電壓量程可以避免其他的誤差源。由于需要鎖存數(shù)字輸入，MAX5891還需要時(shí)鐘信號。一旦連接好了萬用表、時(shí)鐘源、電源和數(shù)字輸入控制，就可以采集線性度測量點(diǎn)。

采集所有測量點(diǎn)后，需要畫出重建后的DAC輸出傳輸函數(shù)。由于對每一電流源都進(jìn)行了測量，很容易產(chǎn)生對應(yīng)于所有編碼的傳輸函數(shù)。例如，考慮器件的4個(gè)LSB。我們測量編碼0x8000、0x8001、0x8002、0x8004和0x8008。對于編碼0x8000，LSB計(jì)算的基準(zhǔn)是DAC量程中部。LSB權(quán)重是在0x8001測得的電壓值減去在0x8000測得的電壓值。

在0x8001和0x8780之間測量的所有編碼采用相同的公式。0x0800到0xF800的其他點(diǎn)是MSB電流源，以編碼0x0000為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算?？紤]編碼0x4F31作為各種電流相加的例子。

首先，我們需要確定哪一測量點(diǎn)什么時(shí)候相加能夠等于實(shí)例編碼。0x4800是小于目標(biāo)編碼的最大MSB。從0x4F31中減去0x4800后的余數(shù)為0x0331。編碼0x0300是可以減掉的次最大編碼(0x8300 - 0x8000)，隨后是0x0030 (0x8030 - 0x8000)，最后是0x0001 (0x8001 - 0x8000)。

因此，可以采用下面的等式來表示編碼0x4F31的電壓值：

[V(0x4800) - V(0x0000)] + [V(0x8300) - V(0x8000)] + [V(0x8030) - V(0x8000)] + [V(0x8001) - V(0x8000)](公式1)

使用相似的等式，可以計(jì)算任意給定輸入編碼的電壓值。利用MATLAB?或Excel?軟件等工具可以很容易地計(jì)算所有編碼的電壓，重建全部的DAC傳輸。

一旦建立了傳輸函數(shù)，就可以計(jì)算線性度。第一步是根據(jù)傳輸函數(shù)的端點(diǎn)計(jì)算LSB的電壓值(端點(diǎn)法)。

VLSB = [V(0xFFFF) - V(0x0000)]/[2N - 1](公式2)

其中

N是器件分辨率 (16、14或者12位)

V(0x0000)是測得的DAC零標(biāo)輸出電壓。

V(0xFFFF)是測得的DAC滿幅輸出電壓。

采用下面的等式來計(jì)算任意給定編碼的INL：

INLCODE(LSB) = [VCODE - (CODE × VLSB)]/VLSB(公式3)

其中

CODE是要計(jì)算的數(shù)字編碼。

VLSB是公式2中計(jì)算的電壓值。