广告

如何最佳计算数模转换器的信号链误差预算

2021-11-15 Thomas Brand,现场应用工程师,ADI公司 阅读:
本文介绍了一种精密数模转换器(DAC)的信号链误差预算计算工具。将描述与DAC连接的元件的单项误差影响。最后,将逐步演示如何使用该工具来识别和纠正这些问题。

电信号链有多种形式。它们可以由不同的电气元件组成,包括传感器、执行器、放大器、模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC),甚至微控制器。整个信号链的准确性起着决定性的作用。为了提高准确性,首先必须识别并尽量减小每个信号链中的各个误差。由于信号链的复杂性,这种分析将会是一项艰巨的任务。本文介绍了一种精密数模转换器(DAC)的信号链误差预算计算工具。将描述与DAC连接的元件的单项误差影响。最后,将逐步演示如何使用该工具来识别和纠正这些问题。u5Uednc

精密数模转换器(DAC)误差预算计算器的计算精准,易于使用,可以帮助开发人员为特定应用选择最合适的元件。由于数模转换器(DAC)通常不会单独出现在信号链中,而是连接到基准电压和运算放大器(例如作为参考缓冲器),因此必须重视和总结这些额外的元件以及它们的各个误差。为了更好地理解这个概念,我们首先看看主要元件的单项误差影响,如图1所示。u5Uednc

u5Uednc

1.数模转换器(DAC)信号链的主要元件u5Uednc

基准电压有四个主要的误差影响。第一个与初始精度(初始误差)有关,表现在25℃(指定温度)的生产测试中测量的输出电压不稳定。此外,还有与温度系数相关的误差(温度系数误差)、负载调节误差和线路调节误差。初始精度和温度系数误差对总误差影响最大。u5Uednc

在运算放大器中,输入失调电压误差和电阻的阻值误差影响最大。输入失调电压误差是指为了获得零电压输出而在输入端强行施加的很小的电压差。增益误差是用于设置闭环增益的相应电阻的阻值误差引起的。其他误差由偏置电流、电源抑制比(PSRR)、开环增益、输入失调电流、CMRR失调和输入失调电压漂移引起。u5Uednc

对于数模转换器(DAC)本身,数据表中给出了各种类型的误差,例如积分非线性(INL)误差,它与理想输出电压和给定输入代码测量的实际输出电压之差有关。其他误差类型有增益误差、失调误差和增益温度系数误差。有时将它们组合在一起形成总不可调整误差(TUE)。TUE和所有测量输出DAC误差有关,即INL、失调和增益误差,以及在电源电压和温度范围内的输出漂移。u5Uednc

由于不同的误差源通常不相关,计算信号链中总误差的最精确方法是统计平方公差法:u5Uednc

u5Uednc

收集各个元件的误差通常是一项繁琐的任务,现在我们可以使用误差预算计算器来简化这项工作,得到同样精确的计算结果。u5Uednc

u5Uednc

2.ADI误差预算计算器中误差影响的表示u5Uednc

使用精密数模转换器(DAC)误差预算计算器的步骤

首先,使用误差预算计算器,从三种数模转换器(DAC)类型中进行选择:电压输出DAC、乘法DAC和4 mA ~ 20 mA电流源DAC。接下来,设置误差计算所需的温度范围和电源电压纹波,后者对PSRR误差将起决定性的作用。输入这些值后,计算器将生成一个图表,显示信号链中每个元件的各个误差影响,如图2所示。u5Uednc

这个示例中的总误差主要受基准电压的影响。通过使用更精确的参考模块可以改进这一信号链。u5Uednc

数模转换器(DAC)的集成电阻负责内部反相放大器的比较,从而提高精度,对数模转换器(DAC)的总误差起决定性的作用。在没有集成电阻或内部反相放大器的数模转换器(DAC)中,这些参数可以单独设定,如图2所示。u5Uednc

误差预算计算器可靠且易于使用,使创建精密数模转换器(DAC)信号链和快速评估设计权衡变得更容易。u5Uednc

作者简介

Thomas Brand于2015年加入德国慕尼黑的ADI公司,当时他还在攻读硕士。毕业后,他参加了ADI公司的培训生项目。2017年,他成为一名现场应用工程师。Thomas为中欧的大型工业客户提供支持,并专注于工业以太网领域。他毕业于德国莫斯巴赫的联合教育大学电气工程专业,之后在德国康斯坦茨应用科学大学获得国际销售硕士学位。联系方式:thomas.brand@analog.comu5Uednc

原文标题:How to Best Calculate the Digital-to-Analog Converter Signal Chain Error Budgetu5Uednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 英飞凌推出MERUS D类音频放大器多芯片模块,兼具体积小 D类音频功放兼具体积小、发热少、集成度高和高清音质等优势。
  • 自耦变压器和风扇 由于我的SPICE版本中并不包括自耦变压器,因此必须设计一个使用两个1:1匝数比变压器的模型...
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:PLC电力线载波通信 LD801是一款适用于12MHz以下窄带、高速或宽带中频电力线载波通信(PLC)的高性能线路驱动(功放)芯片,最大输出功率24dBm。
  • 学子专区—ADALM2000实验:跨阻放大器输入级 本次实验旨在研究简单跨阻放大器的输入级配置。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:16位250KSPS多通道S MS5182N/MS5189N是4/8通道、16bit、SAR型模数转换器。MS5182N/MS5189N内部集成无失码的16位SAR ADC、低串扰多路复用器、内部10PPM低漂移基准电压源(可以选择2.5或4.096V)、温度传感器、可选择的单极点滤波器以及当多通道依次连续采样时非常有用的序列器。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:功放芯片8002A优势 8002A是一款AB类,单声道带关断模式,桥式音频功率放大器。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:固定增益仪表放大器 仪表放大器是模拟信号链领域里仅次于模数转换/数模转换(ADC/DAC)的高端产品,技术门槛高、研发难度大,市场应用上长期以来都只能从欧美供应商中选择,国内仪表放大器尚处于起步阶段,可选用的产品型号还相等匮乏。RS633的推出将打破欧美厂商在高性能仪表放大器芯片细分领域的市场垄断,实现仪表放大器产品的国产化,保障自给自足,推动国内高端模拟芯片的研发水平快速发展、提升。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:艾为Smart K音频功 AW87559是艾为专门为提高音乐输出动态范围,提高整体音质而设计的音频功放IC。它是新型高效、高PSRR、低噪声、恒定大音量的第五代Smart K音频放大器。
  • 自耦变压器SPICE建模 自耦变压器又称为单绕组变压器,可分升压变压器及降压变压器;它是一种只有一组线圈的变压器,其中一个线圈作为另一线圈的一部份...
  • “中国IC设计成就奖”提名产品:内置24位高精度ADC的32 本芯片是带有LCD驱动和24位高精度ADC的32位MCU的SOC产品,提供120KB Flash空间用于存储用户程序。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品:和芯星云ⅣUC9810 NebulasIV UC9810 是和芯星通自主研发的新一代射频基带及高精度算法一体化 GNSS SoC 芯片。通过低成本、小型化、低功耗、高集成度、优异的RTK性能、双天线定向、高性价比等特点,包括国内首创22nm工艺的多模多频低功耗高精度射频基带一体化SoC技术、双处理器主从异步架构,构建全系统多频点、高性能、高安全的运算平台、时频联合抗干扰及片内宽窄带射频抗干扰技术、多频点信号间的辅助捕获和跟踪技术、RTK序贯差分策略,开发的一款应用于高精度市场的GNSS SoC芯片。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品:信号调理及变送专用SoC SD23M201是一款用于阻式或电压型传感器应用的信号调理芯片。内部集成2路24位ADC,可分别用于主信号测量和辅助温度信号测量,主ADC支持EMI检测,可降低干扰信号的影响。内部集成32位可编程MCU,支持客户开发,可通过串行方式实现在线调试。集成16位DAC,支持比例电压、绝对电压和4-20mA电流和PWM输出,模拟输出允许超量程10%。灵活的串行接口SPI、UATR、I2C、OWI,其中,OWI接口可借助电源线进行单线通信,无需额外线路。多种恒流源、恒压源激励输出,满足热电阻、电偶、桥式压力传感器等测量需求。6.5V~40V宽供电电压,适合多种工业现场应用需求。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了