基于MAX5891的差分輸出測量方法簡介

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

表2. 5-4-3-2體系結構的14位編碼組



表3. 5-4-3體系結構的12位編碼組



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

萬用表量程設置為固定的1.2V，使用最大分辨率，得到10nV最小測量結果。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還需要時鐘信號。一旦連接好了萬用表、時鐘源、電源和數(shù)字輸入控制，就可以采集線性度測量點。

采集所有測量點后，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行了測量，很容易產生對應于所有編碼的傳輸函數(shù)。例如，考慮器件的4個LSB。我們測量編碼0x8000、0x8001、0x8002、0x8004和0x8008。對于編碼0x8000，LSB計算的基準是DAC量程中部。LSB權重是在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的其他點是MSB電流源，以編碼0x0000為基準進行計算。考慮編碼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什么時候相加能夠等于實例編碼。0x4800是小于目標編碼的最大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)，就可以計算線性度。第一步是根據(jù)傳輸函數(shù)的端點計算LSB的電壓值(端點法)。

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算任意給定編碼的INL：

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

其中

CODE是要計算的數(shù)字編碼。

VLSB是公式2中計算的電壓值。