【導(dǎo)讀】電氣信號鏈可以以各種形式出現(xiàn)。它們可能由不同的電氣元件組成，包括傳感器、執(zhí)行器、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），甚至是微控制器。整個(gè)信號鏈的準(zhǔn)確性起著決定性的作用。
為了提高精度，首先需要識(shí)別并盡量減少各個(gè)環(huán)節(jié)的各自誤差。根據(jù)信號鏈的復(fù)雜性，這種分析可能變成一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。本文介紹了一個(gè)精密DAC信號鏈誤差預(yù)算計(jì)算工具。它將描述與DAC連接的各個(gè)元件的誤差貢獻(xiàn)。最后，它將逐步演示如何使用這個(gè)工具來識(shí)別和糾正這些問題。
精確的DAC誤差預(yù)算計(jì)算器是精確的，易于使用，并能幫助開發(fā)人員為特定的應(yīng)用選擇最合適的元件。因?yàn)镈AC通常不會(huì)單獨(dú)出現(xiàn)在信號鏈中，而是與電壓基準(zhǔn)和運(yùn)算放大器相連（例如作為基準(zhǔn)緩沖器），這些額外的元件和它們各自的誤差必須被考慮和匯總。為了更好地理解這個(gè)概念，我們首先看一下主要元件的個(gè)別誤差貢獻(xiàn)，如圖1所示。
圖1. 是DAC信號鏈的主要組成部分。
誤差的類型
電壓基準(zhǔn)有四個(gè)主要的誤差貢獻(xiàn)。首先是與初始精度（初始誤差）有關(guān)，它表示在25℃的規(guī)定溫度下，在生產(chǎn)測試中測得的輸出電壓的變化。此外，還有與溫度系數(shù)有關(guān)的誤差（溫度系數(shù)誤差）、負(fù)載調(diào)節(jié)誤差和線路調(diào)節(jié)誤差。初始精度和溫度系數(shù)誤差對總誤差的貢獻(xiàn)最大。
在運(yùn)算放大器中，輸入偏移電壓誤差和電阻的公差誤差影響最大。輸入偏移電壓誤差指的是必須施加到輸入端的低差分電壓，以迫使輸出為0 V。電阻的公差誤差是用于設(shè)置閉環(huán)增益的相應(yīng)公差引起的增益誤差。其他誤差由偏置電流、電源抑制比（PSRR）、開環(huán)增益、輸入偏移電流、CMRR偏移和輸入偏移電壓漂移引起。
對于DAC本身，數(shù)據(jù)表中給出了各種類型的誤差--例如，積分-非線性（INL）誤差，它與理想輸出電壓和給定輸入代碼下測量的輸出電壓之間的差異有關(guān)。進(jìn)一步的類型是增益、偏移和增益溫度系數(shù)誤差。有時(shí)，這些都被組合在一起，形成總的意外誤差（TUE）。這涉及到考慮到所有DAC誤差的輸出誤差的測量，即INL、偏移和增益誤差，以及在電源電壓和溫度下的輸出漂移。
由于不同的誤差源通常是不相關(guān)的，計(jì)算信號鏈中總誤差的最精確方法是根和法。
收集各自元件的誤差通常是一項(xiàng)繁瑣的工作，因此我們可以通過誤差預(yù)算計(jì)算器簡化這一工作，得出同樣精確的計(jì)算結(jié)果。
使用精密DAC誤差預(yù)算計(jì)算器，一步一步來
首先，使用誤差預(yù)算計(jì)算器，從三種DAC類型中選擇：電壓輸出DAC，乘法DAC，以及4-20mA電流源DAC。接下來，為誤差計(jì)算設(shè)置所需的溫度范圍和電源電壓紋波。后者對PSRR誤差有決定性作用。一旦輸入了這些值，計(jì)算器就會(huì)生成一個(gè)圖表，顯示信號鏈中各個(gè)元件各自的誤差貢獻(xiàn)（圖2）。
圖2.所示為模擬設(shè)備誤差預(yù)算計(jì)算器中誤差貢獻(xiàn)的表示。
這個(gè)例子中的總誤差主要是受電壓基準(zhǔn)的影響。這個(gè)信號鏈的改進(jìn)可以通過使用一個(gè)更精確的參考模塊來實(shí)現(xiàn)。
DAC的集成電阻負(fù)責(zé)內(nèi)部反相放大器的比較，從而提高精度，對DAC的總誤差有決定性的貢獻(xiàn)。在沒有集成電阻或內(nèi)部反相放大器的DAC中，這些參數(shù)可以單獨(dú)指定。
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