[發(fā)明專利]提高D/A轉(zhuǎn)換器積分非線性和微分非線性測量穩(wěn)定度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310365633.8
• 申請日: 2013-08-21
• 公開（公告）號: CN103414471A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蒲杰;胡剛毅;付東兵;劉軍;俞宙
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第二十四研究所
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高D/A轉(zhuǎn)換器積分非線性（DNL）和微分非線性（INL）測量穩(wěn)定度的方法，特別涉及一種提高高精度分段電流舵D/A轉(zhuǎn)換器積分非線性和微分非線性測量穩(wěn)定度的方法。它直接應(yīng)用于高精度電流舵D/A轉(zhuǎn)換器的參數(shù)測量領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，隨著高精度電流舵D/A轉(zhuǎn)換器性能的日益提高以及后端對積分非線性和微分非線性（DNL/INL）參數(shù)進行修調(diào)的需要，對DNL/INL參數(shù)的測量要求越來越高。為了計算轉(zhuǎn)換器的INL和DNL，需要直接或者間接測量出D/A轉(zhuǎn)換器的整個傳遞函數(shù)。測量電流舵D/A轉(zhuǎn)換器電流輸出時，通常將電流轉(zhuǎn)換為電壓進行測量。

傳遞函數(shù)的測量方法一般包括直接測量和間接測量兩種。

直接測量方式，為按D/A轉(zhuǎn)換器輸入數(shù)據(jù)編碼集依次輸出電流，直接測量出傳遞函數(shù)，一個n比特的D/A轉(zhuǎn)換器，則具有2ⁿ種輸入數(shù)據(jù)編碼形式，共需進行2ⁿ次測量，輸出電流持續(xù)變化，變化范圍為滿量程。當測量高精度電流舵D/A轉(zhuǎn)換器DNL/INL性能時，此方式的測量次數(shù)多，需要花費大量的時間，不能滿足實際的應(yīng)用需求。

間接測量方式，僅測量D/A轉(zhuǎn)換器輸入數(shù)據(jù)編碼集中部分輸入數(shù)據(jù)編碼的輸出電流，利用測量結(jié)果，通過計算重構(gòu)傳遞函數(shù)，常規(guī)的D/A轉(zhuǎn)換器DNL/INL參數(shù)的間接測量方法流程圖如圖1所示。通過測量指定輸入數(shù)據(jù)編碼下的電流值，計算出D/A轉(zhuǎn)換器高中低位獨立電流源單元的輸出數(shù)值，將高中低位獨立電流源單元的輸出數(shù)值，按照正常工作輸入數(shù)據(jù)編碼下電流源單元開關(guān)順序進行線性求和，即可重構(gòu)傳遞函數(shù)。這種方式減少了測量次數(shù)提高了測量效率，在D/A轉(zhuǎn)換器DNL/INL參數(shù)測量中得到了廣泛的應(yīng)用。但是使用間接測量方式測量高精度電流舵D/A轉(zhuǎn)換器DNL/INL參數(shù)時，依然存在如下問題：1）受輸入數(shù)據(jù)編碼限制，測量時輸出電流變化范圍接近滿量程，導致負載電阻功耗不平均，溫度效應(yīng)比較明顯，輸出負載電阻的功耗導致發(fā)熱從而改變電阻值，電阻值的變化影響測量的穩(wěn)定度；2）受輸入數(shù)據(jù)編碼限制，測量時最大輸出電流絕對值接近滿量程，由于D/A轉(zhuǎn)換器中電流源輸出熱噪聲電流與電流源輸出電流I_v存在如下比例關(guān)系：輸出電流越小，噪聲最小，當輸出電流較大時，測量偏差加大，影響測量穩(wěn)定度。當前14比特及以上精度的電流舵D/A轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常采用溫度計編碼與二進制編碼結(jié)合的分段實現(xiàn)方式，高位段為溫度計編碼。以16比特6-10分段電流舵D/A轉(zhuǎn)換器為例，采用常規(guī)間接測量方式，測量輸出電流變化范圍約為滿量程的96.9%，輸出電流最大絕對值約為滿量程的98.4%。

目前常規(guī)的高精度電流舵D/A轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，僅由輸入數(shù)據(jù)編碼控制輸出電流大小，即通過輸入數(shù)據(jù)編碼的譯碼結(jié)果控制獨立電流源單元開關(guān)，這種結(jié)構(gòu)下獨立電流源單元輸出組合完全固定，不能減小間接測量方式輸出電流的變化范圍及最大絕對值。

因此，需要對現(xiàn)有的常規(guī)間接測量方式進行改進，同時有針對性地對高精度電流舵D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部獨立電流源開關(guān)譯碼電路進行修改，減小測量過程中輸出電流的變化范圍以及最大絕對值。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述常規(guī)間接測量方式在高精度電流舵D/A轉(zhuǎn)換器DNL/INL參數(shù)測量時穩(wěn)定度不夠的問題，本發(fā)明的提高D/A轉(zhuǎn)換器積分非線性和微分非線性測量穩(wěn)定度的方法，通過有效的控制信號設(shè)計及高位等權(quán)重電流源開關(guān)控制結(jié)構(gòu)修改，實現(xiàn)測量自定義的高位獨立等權(quán)重電流源單元輸出組合，突破D/A轉(zhuǎn)換器自身輸入數(shù)據(jù)編碼的限制，減小測量時輸出電流的變化范圍及最大絕對值，降低溫度效應(yīng)及電流源噪聲影響，從而達到提高D/A轉(zhuǎn)換器DNL/INL測量的穩(wěn)定度的目的。