高精度數模轉換器(DAC)的溫漂

概述

理想的數/模轉換器(DAC)，其輸出電壓或電流與輸入呈理想的線性關系，不受其它外部因素(如溫度)的影響。當然，實際應用中，DAC必然會受各種外部因素的影響而出現誤差，溫度就是一個明顯因素，DAC輸出會隨溫度的變化而漂移。當用高精度DAC精確建立偏置電壓時，這一點尤為重要。我們可以校準所有靜態漂移，而隨溫度變化部分卻很難補償，溫度引起的誤差主要是：失調誤差和增益誤差。

本應用筆記介紹了如何確定DAC的失調誤差、增益誤差與溫度的關系，幫助設計者在設計過程中預先考慮這些誤差因素，掌握這些知識也有助于保證系統在溫度特性方面滿足規范要求。

失調和增益誤差

如上所述，很多誤差因素會影響DAC性能，比如失調誤差和增益誤差，DAC器件數據手冊的“靜態精度”參數部分顯示了這些因素的影響。圖1為MAX5134 16位、4通道DAC的規格。

注4：增益和失調測試，測試點位于100mV和AVDD

圖1. MAX5134的失調和增益誤差。

這些參數對DAC性能意味著什么？

失調誤差通常定義器件在過零點時的輸出，對于單極性輸出，該值是零碼對應的輸出，通常稱為零碼誤差；對于雙極性輸出，則定義在中間碼值對應的DAC輸出。

增益誤差是傳輸函數的斜率，對于MAX5134，斜率介于理論值的99.5%-100.5%之間。

圖2給出了失調誤差和增益誤差，注意，失調和增益誤差可以為正，也可以為負。

圖2 失調和增益誤差。

通常我們不會直接測量失調和增益誤差，如果一個單極性器件表現出負的失調誤差，零碼處的測試結果顯然不正確。因為單極性DAC通常采用單路正電源供電，DAC將無法產生負值。可以測試兩個點，然后計算得到失調和增益誤差，一個測試點靠近零碼，另一側試點靠近最大碼值，甚至位于最大碼值。對于MAX5134，可以選擇100mV和電源AVDD兩個測試點，測試條件參見圖1注釋4 (注4：增益和失調測試，測試點位于100mV和AVDD，參見MAX5134數據手冊，可從Maxim網站下載)。

下面考慮溫度的影響，失調誤差和增益誤差都會隨著溫度的變化發生漂移，對于那些利用DAC準確設置偏置電壓的應用，溫漂的影響更大。如果失調和增益誤差固定，則可通過多種技術進行校準，其中有些方法可以借鑒)。總的來說，溫漂校準是一項非常復雜的工作，首先需要測量溫度，然后根據溫度值采取相應的補償。

計算示例和典型結果