CN116248122A - 一种基于虚拟仪器的数模转换器自动修调系统及修调方法 - Google Patents

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CN116248122A
CN116248122A CN202310213511.0A CN202310213511A CN116248122A CN 116248122 A CN116248122 A CN 116248122A CN 202310213511 A CN202310213511 A CN 202310213511A CN 116248122 A CN116248122 A CN 116248122A
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dac
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张铁良
张鑫星
王川中
郑子岳
吴祖亚
李晓博
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Beijing Microelectronic Technology Institute
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Abstract

本发明涉及一种基于虚拟仪器的数模转换器自动修调系统及修调方法，修调系统包括电源、码型发生器、万用表、待修调DAC评估板、上位机；待修调DAC评估板包括待修调DAC芯片、晶振、时钟源芯片、基准源电路、继电器。该修调方法通过上位机控制码型发生器产生修调DAC芯片需要的数据码，在上位机控制下采集DAC芯片输出的电压，根据采集到的输出电压计算修调码，通过码型发生器将修调码反馈到DAC对应的修调寄存器，从而实现修调，并通过计算需要施加修调电压的归一化均方差来判断修调效果，直到满足修调要求，本发明能有效地提高数模转换器精度和线性度。

Description

一种基于虚拟仪器的数模转换器自动修调系统及修调方法
技术领域
本发明涉及一种高精度数模转换器技术领域，具体涉及一种基于虚拟仪器的高精度数模转换器的自动修调系统及修调方法。
背景技术
数模转换器(简称DAC)作为连接数字信号与模拟信号的关键元件，在无线电、数字通信、仪器仪表、自动控制、雷达、天线等诸多领域都有着广泛的应用。该元件的性能与精度直接决定了上述产品的质量。
当前的高速高精度DAC为了提高芯片精度和性能多采用高位温度计码与低位二进制码相结合的分段电流舵结构，这种结构一定程度上提高了电路的性能，但是仍然没有办法解决由于元件不一致导致的芯片线性度不高的问题。
传统的数模转换器修调系统除了需要借助过多的外围设备之外，有时修调的操作过程还需要人工参与，难以实现自动化，且传统的数模转换器修调方法多采用芯片线性误差指标作为评价指标，导致整个修调时间过长，给系统带来了较大的不确定性。
发明内容
本发明的技术针对现有技术的缺陷与不足，提供一种基于虚拟仪器的数模转换器自动修调系统及修调方法，能够有效地降低数模转换器的线性误差。
本发明的技术解决方案是：
一种基于虚拟仪器的数模转换器自动修调系统，包括电源、码型发生器、万用表、DAC评估板、上位机；DAC评估板包括待修调DAC芯片、晶振、时钟源芯片、基准源电路以及继电器；
DAC评估板上晶振与时钟源芯片连接，用于给时钟源芯片提供参考时钟，时钟源芯片与待修调DAC芯片连接，用于为待修调DAC芯片提供工作时钟，基准源电路与待修调DAC芯片连接，用于提供基准电压，评估板上继电器输入端连接待修调DAC芯片的多个模拟输出通道，继电器输出端连接万用表；
电源采用可编程的NI板卡，用于为DAC评估板供电，且通过上位机实现电源控制；
码型发生器采用NI板卡，用于产生SPI控制码、继电器控制码、DAC数字码以及修调码；
万用表采用NI板卡，用于采集DAC输出电压；
上位机通过码型发生器与待修调DAC芯片的SPI接口以及数据接口进行连接，控制码型发生器产生SPI控制码，用于配置待修调DAC芯片的工作模式，检测DAC芯片寄存器读写功能是否正常；
DAC评估板上，待修调DAC芯片的模拟输出端与继电器的输入端进行连接，实现通道切换；
上位机通过万用表与继电器输出端进行连接，通过万用表采集待修调DAC芯片转换出来的电压；
所述的上位机能够控制码型发生器产生相应数据码向待修调DAC芯片写入数据，并且控制万用表采集待修调DAC芯片的输出电压，所述的待修调DAC芯片的输出电压包括低分段二进制译码控制的总电压、中分段二进制译码控制的每一位MSB电压以及高分段温度计译码控制的每位电压；
上位机根据采集到的上述电压计算出修调参考电压以及最低有效位电压，根据修调参考电压计算出需要施加的修调电压以及修调码，据此控制码型发生器产生修调码对DAC芯片进行修调，之后重新测量DAC芯片修调后的修调参考电压以及最低有效位电压，根据需要施加的修调电压的均方差来判断修调效果。
进一步的，上位机计算得到待修调DAC芯片修调码的实现方法如下：
(2.1)码型发生器发送低分段数据总码，经万用表测量记为VL；
(2.2)码型发生器发送中分段每一位MSB数据码，经过万用表分别测量，记为VM1、VM2、……、VMB，其中，B为DAC芯片中分段位数；
(2.3)码型发生器发送高分段每一位数据码，经万用表分别测量，记为VH1、VH2、……、
Figure BDA0004114099290000031
其中，C为DAC芯片高分段位数；
(2.4)上位机通过上述测量得到的电压计算出修调参考电压值VREF以及待修调DAC芯片的最低有效位电压VLSB；
(2.5)根据上述得到的各电压值与参考电压值，计算出需要施加的修调电压VADJ，并通过上位机计算需要修调的电压值与最低有效位电压VLSB的比值，即为每一路修调码的模拟值Z；
(2.6)将每一路修调码模拟值转换为带符号二进制码，得到每一路修调码；
(2.7)通过上位机控制码型发生器产生第k路的修调码并写入第k个修调寄存器，从而实现对DAC芯片的修调。
进一步的，所述步骤(2.4)中，上位机根据如下公式计算修调参考电压值VREF以及待修调DAC芯片的最低有效位电压VLSB：
Figure BDA0004114099290000032
Figure BDA0004114099290000033
其中，A为DAC芯片低分段位数，B为DAC芯片中分段位数，C为DAC芯片高分段位数。
进一步的，需要施加的修调电压VADJ通过如下方式计算得到：
低分段需要施加的修调电压VADJ,L为：
Figure BDA0004114099290000041
其中，A为DAC芯片低分段位数，VL为低分段数据总码下DAC测得的电压值；
中分段每一位需要施加的修调电压VADJ,Mi为：VADJ,Mi＝2iVREF-VMi，其中，i取1,2,...，B，B为中分段位数，VMi为中分段每一位MSB数据码下DAC测得的电压值；
高分段每一位需要施加的修调电压VADJ,Hj为：VADJ,Hj＝2(B+1)VREF-(VHj-VH(j-1))，其中，j取1,2,...，2C-1，C为高分段位数,VHj为高分段每一位数据码下DAC测得的电压值。
进一步的，步骤(2.5)中，上位机根据如下公式计算每一路修调码的模拟值Z：
Z＝VADJ/VLSB。
进一步的，判断修调效果的方法如下：
上位机完成对待修调DAC芯片单次修调后，重新测量修调参考电压值以及最低有效位电压，上位机根据上述两个电压值计算出需要施加修调电压的归一化均方差S2，如果均方差满足预设范围，则判断修调的效果满足修调要求，否则修调不满足要求，重新进行修调。
进一步的，所述需要施加修调电压值的归一化均方差S2由如下公式计算得到：
Figure BDA0004114099290000051
其中，
Figure BDA0004114099290000056
为DAC芯片低分段需要施加修调电压的平方，/>
Figure BDA0004114099290000052
Figure BDA0004114099290000053
分别为中分段需要施加修调电压的平方，/>
Figure BDA0004114099290000054
Figure BDA0004114099290000055
分别为高分段需要施加修调电压的平方。
进一步的，本发明还提出一种修调方法，包括：
(1)将待修调的DAC芯片安装在待修调的DAC评估板上，通过上位机控制电源模块进行上电；
(2)上位机控制码型发生器产生SPI控制信号对待修调的DAC芯片进行复位，并通过SPI信号写读待修调DAC芯片寄存器，判断DAC芯片寄存器读写功能是否正常，如果正常，则进入步骤(3)，否则修调结束；
(3)对于待修调的DAC芯片，通过上位机控制码型发生器产生继电器控制码选择对应通道进入修调流程；
(4)上位机控制码型发生器产生SPI控制信号将待修调DAC芯片码型配置为二进制补码格式；
(5)上位机控制码型发生器产生SPI控制信号将待修调DAC芯片配置为外部基准模式；
(6)上位机控制码型发生器产生数据码发送给待修调DAC芯片，并控制万用表测量对应数据码的输出电压，重复测量多次取平均；
(7)上位机根据万用表测量到的各分段电压，按照公式计算出修调参考电压值VREF以及最低有效位电压VLSB；
(8)上位机根据各分段数据码对应的输出电压值以及修调参考电压值VREF和最低有效位电压VLSB计算出待修调DAC芯片的修调码；
(9)上位机按照步骤(8)中计算出的待修调DAC芯片的修调码控制码型发生器产生修调码写入修调寄存器；
(10)待修调芯片完成单次修调后，重新测量各分段数据码对应的输出电压值以及修调参考电压值VREF和最低有效位电压VLSB；
(11)上位机根据需要施加的修调电压的归一化均方差来判断修调效果，如果修调效果满足预先设定的指标要求，则转入步骤(12)，否则转到步骤(6)，重新进行修调，直到修调效果满足要求；
(12)判断待修调的DAC芯片是否每个通道都完成修调，如果是，则修调结束，否则切换通道，转入步骤(3)，重新进行修调。
进一步的，上位机根据如下公式计算修调参考电压值VREF以及待修调DAC芯片的最低有效位电压VLSB：
Figure BDA0004114099290000061
Figure BDA0004114099290000062
其中，A为DAC芯片低分段位数，B为DAC芯片中分段位数，C为DAC芯片高分段位数。
进一步的，每一路修调码的模拟值Z：
Z＝VADJ/VLSB
其中，需要施加的修调电压VADJ通过如下方式计算得到：
低分段需要施加的修调电压VADJ,L为：
Figure BDA0004114099290000063
其中，A为DAC芯片低分段位数，VL为低分段数据总码下DAC测得的电压值。
中分段每一位需要施加的修调电压VADJ,Mi为：VADJ,Mi＝2iVREF-VMi，其中，i取1,2,...，B，B为中分段位数，VMi为中分段每一位MSB数据码下DAC测得的电压值。
高分段每一位需要施加的修调电压VADJ,Hj为：VADJ,Hj＝2(B+1)VREF-(VHj-VH(j-1))，其中，j取1,2,...，2C-1，C为高分段位数,VHj为高分段每一位数据码下DAC测得的电压值；
将每一路修调码的模拟值Z转换为带符号二进制码，从而得到每一路修调码。本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明有别于传统修调系统需要多外围设备协作这一缺陷，能够最大程度地简化修调系统，有利于后期系统扩展和维护。
(2)本发明不同于传统修调系统需要人工协作的缺点，整个系统从上电到修调结束，能够实现完全的自动化。
(3)本发明通过最小均方差准则来判断修调效果，相较于传统以差分非线性DNL、积分非线性INL来判断，在保证修调精度的基础上，减少了上述两参数的计算，极大地节约了修调时间。
(4)本发明不同于传统修调系统和方法适应性较差的缺点，能够适用于多种多款DAC电路，修调系统和修调方法适应性较强、具有较高的可移植性。
附图说明
图1为本发明基于虚拟仪器的高精度数模转换器自动修调系统结构示意图；
图2为本发明修调方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明做进一步详细的描述。
现代数模转换器为了实现高速高精度，通常采用A+B+C的分段电流舵结构，其中高分段C位采用温度计译码，控制(2C-1)位温度计码电流源，中分段B位采用二进制译码，控制B位二进制权重电流源，低分段A位采用二进制译码，控制A位二进制权重电流源。由于制造工艺的条件限制，在实际制造过程中，晶体管的阈值电压、栅氧化层厚度、沟道长度、寄生电容等存在偏差，导致上述各分段的电流源阵列存在失配，从而影响数模转换器线性度。
本发明提供了一种基于虚拟仪器的数模转换器自动修调系统和修调方法，旨在解决工艺条件限制造成DAC芯片线性度差的问题。如图1所示，该修调系统包括电源、码型发生器、万用表、待修调DAC评估板、上位机；待修调DAC评估板包括待修调DAC芯片、晶振、时钟源芯片、基准源电路、继电器；
待修调DAC评估板上晶振与时钟源芯片连接，用于给时钟源芯片提供参考时钟，时钟源芯片与待修调DAC连接，用于为待修调DAC芯片提供工作时钟，基准源电路与待修调DAC芯片连接，用于为待修调DAC芯片提供高精度基准电压，评估板上继电器输入端连接DAC多个模拟输出通道，输出端连接万用表；
电源用于为待修调DAC评估板供电，并且能够通过上位机实现电源控制；
码型发生器用于产生SPI控制码、继电器控制码、DAC数字码以及修调码；
万用表用于采集DAC输出电压；
上位机通过码型发生器与待修调DAC芯片的SPI接口以及数据接口进行连接，能够控制码型发生器产生SPI控制码，用于配置待修调芯片的工作模式，还能够检测芯片工作状态以及寄存器读写功能是否正常；
所述的上位机能够控制码型发生器产生数据码向待修调DAC芯片写入数据，并且能够控制万用表采集待修调DAC芯片的输出电压，所述的待修调DAC芯片的输出电压包括低分段二进制译码控制的总电压、中分段二进制译码控制的每一位MSB电压以及高分段温度计译码控制的每位电压；
进一步地，上位机根据采集到的上述电压计算出修调参考电压，并根据修调参考电压计算出需要施加的修调电压以及修调码，并据此控制码型发生器产生修调码对待修调DAC芯片进行修调，之后根据最小均方差准则判断修调效果。
进一步的，上位机计算得到待修调DAC芯片修调码的实现方法如下：
(2.1)码型发生器发送低分段数据总码，经万用表测量记为VL；
(2.2)码型发生器发送中分段每一位MSB数据码，经过万用表分别测量，记为VM1、VM2、……、VMB；
(2.3)码型发生器发送高分段每一位数据码，经万用表分别测量，记为VH1、VH2、……、
Figure BDA0004114099290000091
其中，C为DAC芯片高分段位数；
(2.4)上位机通过上述测量得到的电压计算出修调参考电压值VREF以及待修调DAC芯片的最低有效位电压VLSB；
上位机根据如下公式计算修调参考电压值VREF以及待修调DAC芯片的最低有效位电压VLSB：
Figure BDA0004114099290000092
Figure BDA0004114099290000093
其中，A为DAC芯片低分段位数，B为DAC芯片中分段位数，C为DAC芯片高分段位数。
(2.5)根据上述得到的各电压值与参考电压值，计算出需要施加的修调电压VADJ，并通过上位机计算需要修调的电压值与最低有效位电压VLSB的比值，即为每一路修调码的模拟值Z；
需要施加的修调电压VADJ通过如下方式计算得到：
低分段需要施加的修调电压VADJ,L为：
Figure BDA0004114099290000101
其中，A为DAC芯片低分段位数，VL为低分段数据总码下DAC测得的电压值。
中分段每一位需要施加的修调电压VADJ,Mi为：VADJ,Mi＝2iVREF-VMi，其中，i取1,2,...，B，B为中分段位数，VMi为中分段每一位MSB数据码下DAC测得的电压值。
高分段每一位需要施加的修调电压VADJ,Hj为：VADJ,Hj＝2(B+1)VREF-(VHj-VH(j-1))，其中，j取1,2,...，2C-1，C为高分段位数,VHj为高分段每一位数据码下DAC测得的电压值。
上位机根据如下公式计算每一路修调码的模拟值Z：
Z＝VADJ/VLSB
(2.6)将每一路修调码模拟值转换为带符号二进制码，得到每一路修调码；
(2.7)通过上位机控制码型发生器产生第k路的修调码并写入第k个修调寄存器，从而实现对DAC芯片的修调。
进一步的，判断修调效果的方法如下：
上位机完成对待修调DAC芯片单次修调后，重新测量修调参考电压值以及最低有效位电压，上位机根据上述两个电压值计算出需要施加修调电压的归一化均方差S2，如果均方差满足预设范围，则判断修调的效果满足修调要求，否则修调不满足要求，重新进行修调。
Figure BDA0004114099290000111
其中，
Figure BDA0004114099290000116
为DAC芯片低分段需要施加修调电压的平方，/>
Figure BDA0004114099290000112
Figure BDA0004114099290000113
分别为中分段需要施加修调电压的平方，/>
Figure BDA0004114099290000114
Figure BDA0004114099290000115
分别为高分段需要施加修调电压的平方。
如图2所示，本发明给出了基于虚拟仪器的高精度数模转换器自动修调系统的修调方法，包括如下步骤：
(1)将待修调的DAC芯片安装在待修调的DAC评估板上，确保系统各模块连接无误后，通过上位机控制电源模块对整个系统进行上电；
(2)上位机控制码型发生器产生SPI控制信号对芯片进行复位，并通过SPI信号写读待修调DAC芯片寄存器，判断DAC芯片寄存器读写功能是否正常，如果正常，则进入步骤(3)，否则修调结束；
(3)对于多通道DAC芯片，通过上位机控制码型发生器产生继电器控制码选择对应通道进入修调流程；
(4)上位机控制码型发生器产生SPI控制信号将待修调DAC芯片码型配置为二进制补码格式；
(5)上位机控制码型发生器产生SPI控制信号将待修调DAC芯片配置为外部基准模式；
(6)上位机控制码型发生器产生数据码发送给待修调DAC芯片，并控制万用表测量对应的数据码的输出电压，重复测量多次取平均；
(7)上位机根据万用表测量到的各分段电压，按照公式计算出修调参考电压值VREF以及最低有效位电压VLSB；
(8)上位机根据各分段数据码对应的输出电压值以及修调参考电压值VREF和最低有效位电压VLSB计算出待修调DAC芯片的修调码；
(9)上位机按照步骤(8)中计算出的待修调DAC芯片的修调码控制码型发生器产生修调码写入修调寄存器；
(10)待修调芯片完成单次修调后，重新测量各分段数据码对应的输出电压值以及修调参考电压值VREF和最低有效位电压VLSB；
(11)上位机根据需要施加的修调电压的最小均方差判断修调效果，如果修调效果满足预先设定的指标要求，则转入步骤(12)，否则转到步骤(6)，重新进行修调，直到修调效果满足要求；
(12)判断待修调的DAC芯片是否每个通道都完成修调，如果是，则修调结束，否则切换通道，转入步骤(3)，重新进行修调。
本发明基于虚拟仪器的高精度数模转换器修调系统及修调方法，耗时短，修调效果好，系统自动化程度高，且修调系统及修调方法适应性强，能够方便地移植到其他电路中。
实施例：
以某款16位1.25GSPS，高6位温度计译码、中4位二进制译码、低6位二进制译码结构的电流型DAC作为本发明应用实例中的待修调数模转换器，该DAC芯片的静态参数要求为INL在[-4，4]之间，DNL在[-2，2]之间。本发明具体实施过程如下：
将待修调的16位1.25GSPS数模转换器固定在评估板上，待修调DAC评估板供电电源为6V，晶振为10MHz，提供给时钟源芯片做输入参考时钟，时钟源芯片为DAC芯片提供工作时钟，外部基准源芯片为待修调DAC芯片提供1.2V基准电压，万用表精度选择6.5位。上位机控制电源对整个系统进行上电，上电后首先对待修调DAC芯片进行复位，之后通过上位机控制码型发生器产生SPI控制码对DAC芯片寄存器进行读写，测试修调系统寄存器读写功能是否正常。系统连接无误且寄存器读写功能正常后，通过上位机选择对应通道开始修调，并通过SPI对该通道进行相关配置，主要包括将基准源配置为外部基准模式，将DAC编码模式配置为二进制补码格式。
本实例中，待修调DAC结构采用6+4+6分段，根据分段结构共控制68个电流源，即共需要对68个电流源进行修调。
当配置好基本模式后，上位机通过控制码型发生器产生数据码，控制万用表采集该数据码下DAC芯片输出电压，每个电压测量10次求平均，可以得到每段电压，根据测量得到的各电压值，计算出修调参考电压值VREF以及待修调DAC芯片的最低有效位电压VLSB，根据上述两个电压值可以计算出修调码。上位机将修调码转换为带符号二进制码，并控制码型发生器产生修调码写入待修调DAC芯片的修调寄存器。
根据本实例中INL的要求范围，可以计算出本发明需要施加修调电压的均方差S2应小于1.9145×10-4。
待修调DAC芯片完成修调之后，重新测量均方差，均方差满足要求。最后，为进一步评估修调方法的有效性，计算经过修调后的DAC静态参数INL和DNL，发现INL和DNL分别从修调前的[-8，8]和[-5，5]提高到[-4，4]和[-2，2]，满足修调的要求。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种基于虚拟仪器的数模转换器自动修调系统，其特征在于：包括电源、码型发生器、万用表、DAC评估板、上位机；DAC评估板包括待修调DAC芯片、晶振、时钟源芯片、基准源电路以及继电器；
DAC评估板上晶振与时钟源芯片连接，用于给时钟源芯片提供参考时钟，时钟源芯片与待修调DAC芯片连接，用于为待修调DAC芯片提供工作时钟，基准源电路与待修调DAC芯片连接，用于提供基准电压，评估板上继电器输入端连接待修调DAC芯片的多个模拟输出通道，继电器输出端连接万用表；
电源采用可编程的NI板卡，用于为DAC评估板供电，且通过上位机实现电源控制；
码型发生器采用NI板卡，用于产生SPI控制码、继电器控制码、DAC数字码以及修调码；
万用表采用NI板卡，用于采集DAC输出电压；
上位机通过码型发生器与待修调DAC芯片的SPI接口以及数据接口进行连接，控制码型发生器产生SPI控制码，用于配置待修调DAC芯片的工作模式，检测DAC芯片寄存器读写功能是否正常；
DAC评估板上，待修调DAC芯片的模拟输出端与继电器的输入端进行连接，实现通道切换；
上位机通过万用表与继电器输出端进行连接，通过万用表采集待修调DAC芯片转换出来的电压；
所述的上位机能够控制码型发生器产生相应数据码向待修调DAC芯片写入数据，并且控制万用表采集待修调DAC芯片的输出电压，所述的待修调DAC芯片的输出电压包括低分段二进制译码控制的总电压、中分段二进制译码控制的每一位MSB电压以及高分段温度计译码控制的每位电压；
上位机根据采集到的上述电压计算出修调参考电压以及最低有效位电压，根据修调参考电压计算出需要施加的修调电压以及修调码，据此控制码型发生器产生修调码对DAC芯片进行修调，之后重新测量DAC芯片修调后的修调参考电压以及最低有效位电压，根据需要施加的修调电压的均方差来判断修调效果。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟仪器的数模转换器自动修调系统，其特征在于：上位机计算得到待修调DAC芯片修调码的实现方法如下：
(2.1)码型发生器发送低分段数据总码，经万用表测量记为VL；
(2.2)码型发生器发送中分段每一位MSB数据码，经过万用表分别测量，记为VM1、VM2、……、VMB，其中，B为DAC芯片中分段位数；
(2.3)码型发生器发送高分段每一位数据码，经万用表分别测量，记为VH1、VH2、……、
Figure FDA0004114099280000021
其中，C为DAC芯片高分段位数；
(2.4)上位机通过上述测量得到的电压计算出修调参考电压值VREF以及待修调DAC芯片的最低有效位电压VLSB；
(2.5)根据上述得到的各电压值与参考电压值，计算出需要施加的修调电压VADJ，并通过上位机计算需要修调的电压值与最低有效位电压VLSB的比值，即为每一路修调码的模拟值Z；
(2.6)将每一路修调码模拟值转换为带符号二进制码，得到每一路修调码；
(2.7)通过上位机控制码型发生器产生第k路的修调码并写入第k个修调寄存器，从而实现对DAC芯片的修调。
3.根据权利要求2所述的一种基于虚拟仪器的数模转换器自动修调系统，其特征在于：所述步骤(2.4)中，上位机根据如下公式计算修调参考电压值VREF以及待修调DAC芯片的最低有效位电压VLSB：
Figure FDA0004114099280000031
Figure FDA0004114099280000032
其中，A为DAC芯片低分段位数，B为DAC芯片中分段位数，C为DAC芯片高分段位数。
4.根据权利要求3所述的一种基于虚拟仪器的数模转换器自动修调系统，其特征在于：需要施加的修调电压VADJ通过如下方式计算得到：
低分段需要施加的修调电压VADJ,L为：
Figure FDA0004114099280000033
其中，A为DAC芯片低分段位数，VL为低分段数据总码下DAC测得的电压值；
中分段每一位需要施加的修调电压VADJ,Mi为：VADJ,Mi＝2iVREF-VMi，其中，i取1,2,...，B，B为中分段位数，VMi为中分段每一位MSB数据码下DAC测得的电压值；
高分段每一位需要施加的修调电压VADJ,Hj为：VADJ,Hj＝2(B+1)VREF-(VHj-VH(j-1))，其中，j取1,2,...，2C-1，C为高分段位数,VHj为高分段每一位数据码下DAC测得的电压值。
5.根据权利要求4所述的一种基于虚拟仪器的数模转换器自动修调系统，其特征在于：步骤(2.5)中，上位机根据如下公式计算每一路修调码的模拟值Z：
Z＝VADJ/VLSB。
6.根据权利要求书2所述的一种基于虚拟仪器的数模转换器自动修调系统，其特征在于：判断修调效果的方法如下：
上位机完成对待修调DAC芯片单次修调后，重新测量修调参考电压值以及最低有效位电压，上位机根据上述两个电压值计算出需要施加修调电压的归一化均方差S2，如果均方差满足预设范围，则判断修调的效果满足修调要求，否则修调不满足要求，重新进行修调。
7.根据权利要求书6所述的一种基于虚拟仪器的数模转换器自动修调系统，其特征在于：所述需要施加修调电压值的归一化均方差S2由如下公式计算得到：
Figure FDA0004114099280000041
其中，
Figure FDA0004114099280000042
为DAC芯片低分段需要施加修调电压的平方，/>
Figure FDA0004114099280000043
Figure FDA0004114099280000044
分别为中分段需要施加修调电压的平方，/>
Figure FDA0004114099280000045
Figure FDA0004114099280000046
分别为高分段需要施加修调电压的平方。/>
8.一种基于权利要求1-7所述的数模转换器自动修调系统实现的修调方法，其特征在于包括：
(1)将待修调的DAC芯片安装在待修调的DAC评估板上，通过上位机控制电源模块进行上电；
(2)上位机控制码型发生器产生SPI控制信号对待修调的DAC芯片进行复位，并通过SPI信号写读待修调DAC芯片寄存器，判断DAC芯片寄存器读写功能是否正常，如果正常，则进入步骤(3)，否则修调结束；
(3)对于待修调的DAC芯片，通过上位机控制码型发生器产生继电器控制码选择对应通道进入修调流程；
(4)上位机控制码型发生器产生SPI控制信号将待修调DAC芯片码型配置为二进制补码格式；
(5)上位机控制码型发生器产生SPI控制信号将待修调DAC芯片配置为外部基准模式；
(6)上位机控制码型发生器产生数据码发送给待修调DAC芯片，并控制万用表测量对应数据码的输出电压，重复测量多次取平均；
(7)上位机根据万用表测量到的各分段电压，按照公式计算出修调参考电压值VREF以及最低有效位电压VLSB；
(8)上位机根据各分段数据码对应的输出电压值以及修调参考电压值VREF和最低有效位电压VLSB计算出待修调DAC芯片的修调码；
(9)上位机按照步骤(8)中计算出的待修调DAC芯片的修调码控制码型发生器产生修调码写入修调寄存器；
(10)待修调芯片完成单次修调后，重新测量各分段数据码对应的输出电压值以及修调参考电压值VREF和最低有效位电压VLSB；
(11)上位机根据需要施加的修调电压的归一化均方差来判断修调效果，如果修调效果满足预先设定的指标要求，则转入步骤(12)，否则转到步骤(6)，重新进行修调，直到修调效果满足要求；
(12)判断待修调的DAC芯片是否每个通道都完成修调，如果是，则修调结束，否则切换通道，转入步骤(3)，重新进行修调。
9.根据权利要求8所述的修调方法，其特征在于：上位机根据如下公式计算修调参考电压值VREF以及待修调DAC芯片的最低有效位电压VLSB：
Figure FDA0004114099280000051
Figure FDA0004114099280000052
其中，A为DAC芯片低分段位数，B为DAC芯片中分段位数，C为DAC芯片高分段位数。
10.根据权利要求9所述的修调方法，其特征在于：每一路修调码的模拟值Z：
Z＝VADJ/VLSB
其中，需要施加的修调电压VADJ通过如下方式计算得到：
低分段需要施加的修调电压VADJ,L为：
Figure FDA0004114099280000061
其中，A为DAC芯片低分段位数，VL为低分段数据总码下DAC测得的电压值。
中分段每一位需要施加的修调电压VADJ,Mi为：VADJ,Mi＝2iVREF-VMi，其中，i取1,2,...，B，B为中分段位数，VMi为中分段每一位MSB数据码下DAC测得的电压值。
高分段每一位需要施加的修调电压VADJ,Hj为：VADJ,Hj＝2(B+1)VREF-(VHj-VH(j-1))，其中，j取1,2,...，2C-1，C为高分段位数,VHj为高分段每一位数据码下DAC测得的电压值；
将每一路修调码的模拟值Z转换为带符号二进制码，从而得到每一路修调码。
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