基于過零點(diǎn)檢測(cè)的高分辨率DAC靜態(tài)測(cè)試方法研究

圖中△Vk代表了在輸入代碼為k時(shí)，實(shí)際測(cè)量電平與這一點(diǎn)的理想電平的差值，虛線代表參考鋸齒波信號(hào)，實(shí)線表示被測(cè)DAC與參考信號(hào)的差分信號(hào)。用一個(gè)雙通道的ADC同時(shí)對(duì)兩種信號(hào)進(jìn)行采集，通過檢測(cè)過零點(diǎn)，得到△tk、△tk+1的值，不難看出：

N代表鋸齒波一個(gè)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)，A表示鋸齒波的幅值，然后有：

結(jié)果證明，在上述方法中，知道鋸齒波的幅值以及△tk內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)Nc，便可得到△tk的值，在這種方法中，并不需要知道每一個(gè)Vk的值，也可以輕松地獲得DNL和INL的值。

3 仿真實(shí)驗(yàn)
為了驗(yàn)證此方法的可靠性，本文采用Labview虛擬儀器進(jìn)行仿真測(cè)試。仿真中采用8位DAC產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的斜坡波形和鋸齒波形，將兩種信號(hào)的加法形式作為參考波形，設(shè)置隨機(jī)白噪聲點(diǎn)逐點(diǎn)加到標(biāo)準(zhǔn)斜坡波形上，使得LSB的范圍限制為，以便用程序計(jì)算出實(shí)際仿真的DNL和INL的大小。程序的最終目的在于，將提出方法測(cè)試所得的結(jié)果和真實(shí)計(jì)算結(jié)果的偏差做一個(gè)比較。
通過編寫測(cè)試程序，可以得到以下規(guī)律：
(1)ADC的采樣率越高，實(shí)際測(cè)試得到的DNL和INL會(huì)更加接近真實(shí)的計(jì)算結(jié)果；
(2)參考鋸齒波的幅值越小，測(cè)試的結(jié)果會(huì)越精確；
(3)ADC位數(shù)與測(cè)試精度幾乎沒有關(guān)系。
需要注意的是，增加采樣點(diǎn)數(shù)會(huì)使測(cè)試時(shí)間增加，因此ADC的采樣率不可以無(wú)限制提高，但是可以根據(jù)測(cè)試的實(shí)際情況對(duì)其作最佳評(píng)估。關(guān)于幅值的設(shè)定，其最低值必須使得每個(gè)差分鋸齒波都有過零點(diǎn)。然后設(shè)置程序來比較標(biāo)準(zhǔn)鋸齒波的過零點(diǎn)和差分鋸齒波的過零點(diǎn)數(shù)，當(dāng)兩者不同時(shí)，程序中的指示燈報(bào)警。
在仿真測(cè)試中，設(shè)置DAC范圍為10V，幅值為80mV；產(chǎn)生的斜坡中，每個(gè)輸入代碼重復(fù)100次，設(shè)置采樣率為1k，采集256000個(gè)點(diǎn)。設(shè)置ADC的分辨率為2位。得到結(jié)果如圖6所示。

通過比較圖6中兩個(gè)波形的過零點(diǎn)之間的采樣數(shù)，比較最終得到的INL值與計(jì)算所得INL值：圖7 a．實(shí)際的INL值，b．用本方法測(cè)得的INL值。

4 結(jié)束語(yǔ)
本文對(duì)高精度DAC的動(dòng)態(tài)測(cè)試提出了新的評(píng)估方法，這個(gè)方法通過比較參考鋸齒波與實(shí)際得到的鋸齒波在時(shí)域上的過零點(diǎn)，精確地獲得了DAC的靜態(tài)參數(shù)INT、DNL的值。并且在Labview仿真測(cè)試系統(tǒng)中進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果證明了此方法的有效性和實(shí)用性。