本文提供了專門針對引腳電子驅動器、比較器、負載、PMU和DPS校準數模轉換器（DAC）的方法。DAC具有非線性特性，如微分非線性（DNL）和積分非線性（INL），通過使用增益和失調調整，可以將其最小化。本文介紹如何進行這些更正以提高級別設置性能。

介紹

自動測試設備 （ATE） 描述了設計用于一次在一臺或多臺設備上執行單個或一系列測試的測試設備。不同類型的 ATE 測試電子、硬件和半導體設備。定時器件、DAC、ADC、多路復用器、繼電器和開關是測試儀或ATE系統中的支持模塊。這些引腳電子設備可以通過精確的電壓和電流提供信號和電源。這些精密信號由電平設置DAC配置。在ATE產品組合中，一些引腳電子器件具有校準寄存器，一些校準設置存儲在片外。本文介紹DAC的功能、誤差以及通過增益和失調調整進行校準。

數模轉換器 （DAC）

DAC是一種數據轉換器，可將數字輸入轉換為相應的模擬輸出電平。一個 N 位 DAC 可以支持 2N輸出電平。位數越高，DAC輸出分辨率越高。

圖1.數模轉換器（DAC）框圖。

首先，N位數字輸入提供給DAC串行寄存器。電壓開關和電阻求和網絡將數字輸入轉換為模擬輸出電平。DAC圖的傳輸特性如圖2所示。對于 3 位 DAC，23數字輸入產生八個模擬輸出電平。

圖2.3位DAC的理想傳遞函數。

數字轉換器錯誤

在現實世界中，轉換器并不理想。由于電阻值、插值和采樣的差異，DAC傳遞函數將不是直線或線性。這些誤差稱為微分非線性（DNL）和積分非線性（INL）。DNL是輸出電平與理想步長的最大偏差。它來自兩個連續輸出電壓電平之間的差異。INL是輸入/輸出特性與理想傳遞函數的最大偏差。通過增益和失調校正，可以減少INL誤差。

圖3中的INL顯示了實際傳遞函數與理想傳遞函數之間的偏差。DAC的增益誤差表示實際傳遞函數的線性近似斜率與理想傳遞函數斜率的匹配程度。調整增益將影響繪制時線性近似的角度。失調誤差是測量值與所選所需零點偏移點之間的差值。調整偏移量將相應地向上或向下移動整個線性近似值。單個代碼的INL是任何給定點的增益誤差和失調誤差之和。校準后，一旦增益和失調誤差最小化，傳遞函數可以是終點之間的一條線。

圖3.INL 誤差傳遞功能。

校準程序

用戶可以建立校準程序，以使用增益和失調校正來降低DAC非線性。以下過程解釋了示例校準例程的分步過程。

對于 N 位 DAC：

增益校正（GC）：

DAC在最低和最高二進制值處的線性度往往較低。因此，建議在外部二進制值或EC表推薦的校準點之間選擇5%至10%以內的校準點。對于下面的計算，我們假設 5% 的校準點。

將DAC輸入設置為比最低二進制值高5%。計算預期電壓輸出并將其記錄為 IDEAL1。測量輸出電壓并將其記錄為MEAS1。

將DAC輸入設置為低于最高二進制值5%。計算并記錄 IDEAL2。測量輸出電壓并將其記錄為MEAS2。

偏移校正 （OC）：

所需的零偏移點因應用而異。用戶應根據其應用程序定義最佳值。一些用戶可能更喜歡使用零伏特來獲得精確的接地參考點。一些用戶更喜歡使用其工作范圍的中點來最小化整體INL誤差。

將DAC的增益校正應用于電壓-代碼方程的斜率，以建立單位增益。

選擇所需的零失調電壓點并將其記錄為 IDEAL3。使用更新的電壓-代碼公式計算代碼。對計算的代碼進行編程，然后測量輸出電壓并將其記錄為MEAS3。

例 1

考慮MAX32007，這是一款八通道DCL，集成了電平設置DAC和PMU開關。MAX32007具有內部DAC，用于電平設置VDH、VDL、VDT/VCOM、VCH、VCL、VCPH和VCPL。這些DAC沒有內部校準寄存器。要校準 DAC，請按照以下步驟操作：

按照評估板數據資料中的說明為MAX32007評估（EV）板上電。

將 SMB 連接器 DATA0A 和 NTRM0A 連接到 1.2 V。

通過 50 Ω端接器將 SMB 連接器 NDATA0A 和 TRM0A 接地。

通過USB電纜將評估板連接至Windows? 10 PC。打開MAX32007評估板軟件（GUI）。

應用DAC電壓電平和驅動器設置，如圖4所示。請注意，最低工作VDH DAC值為–1.5 V，最高工作值為4.5 V;在這種情況下，零偏移點值為1.5 V。

圖4.使用評估板軟件對MAX32007進行DAC級設置。

施加VDH = –1.5 V并測量輸出電壓值。

施加VDH = 4.5 V并測量輸出電壓值。

增益校正 = 測量輸出電壓值之間的差異/理想值之間的差異。例如，（4.501 – （–1.497）） / （4.5 – （–1.5）） = 0.999667

要應用增益校正，請打開“校準”菜單→選項→，如圖5所示。

圖5.MAX32007 DAC的校準菜單

圖6.帶有校準寄存器的DAC的INL糾錯。

施加VDH = 1.5 V（帶增益校正代碼）并測量輸出電壓值。

偏移校正 = 測量輸出值 – 理想值。例如 （1.502 – 1.5） = 0.002。

施加增益和失調校正后，

例 2

考慮MAX9979，這是一款雙通道DCL，集成了電平設置DAC和PMU。MAX9979具有內部DAC，用于電平設置VDH、VDL、VDT、VCH、VCL、VCPH、VCPL、VCOM、VLDH、VLDL、VIN、VIOS、CLAMPHI/VHH和CLAMPLO。這些DAC具有內部校準寄存器。在示例1中，調整DAC輸入代碼以最小化INL誤差。在示例2中，DAC輸入代碼保持不變，校準寄存器調整輸出級緩沖器以最小化INL誤差，如圖6所示。要校準DAC，請使用以下過程：

按照評估板數據資料中的說明為MAX9979評估板上電。

將 SMB 連接器 DATA0A 和 NTRM0A 連接到 1.2 V。

通過 50 Ω終結器將 SMB 連接器 NDATA0A 和 TRM0A 接地。

通過USB電纜將評估板連接至Windows 10 PC。打開MAX9979評估軟件（GUI）。

應用DAC電壓電平和驅動器設置，如圖7所示。請注意，VDH DAC的最低推薦值為–1.5 V，最高推薦值為4.5 V，而零失調點值為1.5 V。

圖7.使用評估板軟件對MAX9979進行DAC級設置

施加VDH = –1.45 V并測量輸出電壓值。

施加VDH = 6.5 V并測量輸出電壓值。

增益校正 = 測量輸出電壓值之間的差異/理想值之間的差異。例如，（6.501 V – （–1.455 V））/（6.5 V – （–1.45 V）） = 1.0007 V。

應用增益校正后，

要應用增益校正，請打開“校準”菜單→選項→，如圖5所示。

圖8.MAX9979的校準寄存器設置

審核編輯：郭婷