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。Up4ednc

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。Up4ednc

Up4ednc

1.数模转换器(DAC)信号链的主要元件Up4ednc

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。Up4ednc

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。Up4ednc

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。Up4ednc

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:Up4ednc

Up4ednc

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。Up4ednc

Up4ednc

2.ADI误差预算计算器中误差影响的表示Up4ednc

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。Up4ednc

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。Up4ednc

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。Up4ednc

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。Up4ednc

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.comUp4ednc

原文标题:How to Best Calculate the Digital-to-Analog Converter Signal Chain Error BudgetUp4ednc

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”
  • 运算放大器功耗与性能的权衡 高性能,低功耗:越来越多的应用需要满足这一需求,尤其是由电池供电的移动设备。特别是在物联网、工业4.0和数字化时代,这些手持设备大大方便了人们的日常生活。从移动生命体征监
  • 使用LTspice进行工程电源和MEMS信号链模拟 本文为设计人员提供了使用LTspice模拟工程电源解决方案的背景和指导。对工程电源解决方案实施优化后,可使用LTspice研究完整的MEMS信号链。有些传感器具有数字输出,有些传感器则包含模拟输出。对于包含模拟输出的传感器,可使用LTspice以及运算放大器、模数转换器(ADC)甚至可用的MEMS频率响应模型,模拟整个信号链。
  • 精确产生455kHz方波信号的分频器 本文所示电路是一个搭载特殊分频器的振荡器,这是我在开发一套射频系统时所设计的。电路设计之初,我需要获得一个元器件尽可能精简且能稳定精确输出455kHz频率的数字信号发生器。同时,该信号发生器的占空比还必须达到或非常接近于50%,以消除或最大程度减轻二次谐波含量。
  • 学子专区——ADALM2000实验:源极跟随器(NMOS) 本次实验的目的是研究简单的NMOS源极跟随器,有时也称为共漏极配置。
  • 德州仪器出席2021全球双峰会,发表主旨演讲并荣获多项大 11月3日,在全球CEO峰会上,德州仪器公司董事长、总裁、首席执行官谭普顿先生,德州仪器公司副总裁、中国区总裁姜寒先生分别发表主旨演讲,深入阐述全球新工业市场的趋势、半导体在其中扮演的重要作用,以及德州仪器对中国数字化新基建领域的科技创新,并强调德州仪器在中国的全方位本地支持体系以及对中国市场的长期承诺。此外,在随后举行的全球电子成就奖评选中,德州仪器荣获年度最佳管理者奖、年度亚太创新人物和年度创新产品三项大奖。
  • 添加灵活的限流功能 可以根据负载轻松而精确地进行限流吗?——可以使用限流IC进行限流。
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