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吉时利讲堂:2602型数字源表数模转换器测试实例

已有 482 次阅读2012-4-24 11:09 |个人分类:测试测量| 关键词:

为了说明2602型数字源表在多通道、多功能测试应用中的源表能力和灵活性,让我们看一下8-位乘法数模转换器(DAC) 测试序列。图1给出这个应用的测试设置。通过TSP-Link连接的每个仪器都被分配一个唯一的节点编号,类似于GPIB地址。DAC实例使用两个节点(节点1和节点2)每个节点都有两个-测量单元SMU(SMU ASMU B)。节点1节点,节点2节点。控制器通过GPIB (RS-232)发送命令或下载完整的测试脚本至主设备,主设备则通过TSP-Link向从设备发送命令。

DAC需要直流电源和基准电压。

节点2SMU A将向DAC提供+15VDC。当所有数字输入设置为低电平时它将测量DAC的实际供电电压和电流,所有数字输入设置为高电平时再次进行测量。节点2SMU B将向VREF提供+10VDC。当所有数字输入设置在高电平时,它将测量这个端口的输入电阻。

DAC拥有两个互补的电流输出。

当一个电流源与终端电阻连接后进行输出可以将电流转换为可测量的电压,数字源表便可以直接对电流进行测量。在这些输出端测得的电平与VREF成正比,其系数取决于数字输入值。当数字输入均处于高位时,IOUT1是最大值,IOUT2是最小值。反之,当数字输入都处于低位时,IOUT1是最小值,IOUT2是最大值。数字输入将作为输出测量函数的变量,并对其线性特性进行评估。

DAC的线性测量通常在静态情况下进行。

DAC的数字输入端加入输入代码,而且如有必要,可以选通被测DAC将测试数据传入该DAC。在我们实例中的DAC不需要进行选通(只有一个DAC。节点1的数字I/O(18)DAC提供数字输入。节点1 DIO的剩余6位以及节点2的所有14位都可以用作触发或数字控制。如图1所示,节点1的数字端口可能与组件分拣机进行交互,以控制分类装箱操作。在输入测试代码之后,DAC产生相应输出信号,然后进行若干次测量,以避免噪声的出现,并对平均输出电流或平均输出电压进行记录。经过适当的建立时间后,节点1SMU A将对IOUT1进行测量,节点1SMU B将对IOUT2进行测量。数字源表的内置数字滤波器将自动对每个输出读数的5个测量结果进行平均。

1. 利用2602型数字源表对8位乘法数模转换器进行测试的设置

可以对以下几个线性参数进行评估

最低有效位(LSB)的大小就是输入增加1时,输出变化的数量。

其中,FSR是转换器的满量程范围,n是位数(分辨率)

偏移误差是当数字输入为零时额定偏移点与实际偏移点之间的差异。额定偏移是零,因此偏移只不过是当数字输入为零时测得的电流或电压输出。偏移误差对所有测量数都带来相同误差,它以LSB单位或者满量程范围百分率表示。作为INL测量的一部分,偏移误差等于计算的截距值。

增益误差是当数字输入为满量程且偏移误差已被校正到零时,有关传输函数的额定增益与实际增益之间的差异。增益误差表示实际传输函数与理想传输函数斜率之间存在的差异,因此每一步进的误差百分比都是相同的它以LSB单位或者满量程范围百分率表示。

积分非线性(INL)描述了DAC实际传输函数与理想直线之间的差值。对于DAC来说,这个差异要在每个阶跃进行测量。理想直线可以是实际传输函数的最佳配适直线,通过这种方式算得的误差最小;也可以是传输函数两个端点之间的连线。它以LSB单位或者满量程范围百分率表示。

利用下面的公式可以计算INL,单位为LSB:

 

其中,CODE是施加的数字输入,ICODE是对给定CODE的输出电流(或电压),SLOPE是基准直线的斜率,INTERCEPT是基准直线在Y轴的截距,计算出的INLLSB为单位。如果使用最佳适配基准线,则通过线性回归来计算斜率和截距。如果使用基于端点的基准线,那么斜率的计算方法如同LSB(FSR = IMAXCODE – IMINCODE),而且得到同样数值;在这种情况下,截距是当数字输入为零时,也就是CODE =0时,测得的转换器偏移电流(或电压)。

微分非线性(DNL)是实际阶跃高度与1LSB理想值之间的差异。因此,如果实际阶跃高度恰好是1LSB,那么DNL误差为零。DNL的目标值(1LSB)确保DAC的单调性。这意味着没有数据丢失,因为输出始终随着数字输入而变化;它随着数字输入的增加而增加,并随着数字输入的减少而减少。它以LSB单位或者满量程范围百分率表示。利用下面的公式可以计算DNL,单位为LSB:

 

其中,ICODE是对给定CODE的输出电流(或电压),ICODE-1是前一次代码输入时测得的电流(或电压)。

对于我们的DAC测试实例,偏移、增益误差以及INLDNL将由测量完成后的输出确定。对于IOUT1将利用最佳适配直线方法对INL进行估值,对于IOUT2将利用端点直线方法进行估值。

 

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