SU1679630A1 - Method for calibrating linearity of digital-to-analog converter - Google Patents
Method for calibrating linearity of digital-to-analog converter Download PDFInfo
- Publication number
- SU1679630A1 SU1679630A1 SU894638527A SU4638527A SU1679630A1 SU 1679630 A1 SU1679630 A1 SU 1679630A1 SU 894638527 A SU894638527 A SU 894638527A SU 4638527 A SU4638527 A SU 4638527A SU 1679630 A1 SU1679630 A1 SU 1679630A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- digital
- calibrated
- analog
- digits
- difference
- Prior art date
Links
Landscapes
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Description
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании прецизионных многоразрядных цифроаналоговых (ЦАП) и аналого-цифровых (АЦП) преобразователей и контроле их производства. Цель изобретения - повышение точности. Калибровка Νразрядного ЦАП состоит в том, что измеряют разности между выходной аналоговой величиной калибруемого ЦАП при включении в нем I старших разрядов и анаИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании прецизионных многоразрядных цифроаналоговых (ЦАП) и аналого-цифровых (АЦП) преобразователей и контроле их производства.The invention relates to electrical engineering and can be used to create precision multi-bit digital-analog (DAC) and analog-to-digital (ADC) converters and control of their production. The purpose of the invention is to improve accuracy. The calibration of the “bit DAC” consists in measuring the differences between the analog output value of the calibrated DAC when I include the first most significant bits and the analog. The invention relates to electrical measuring technology and can be used to create precision multi-digit digital-analog (DAC) and analog-digital (A / D) converters and control of their production.
Цель изобретения - повышение точности калибровки цифроаналогового преобразователя.The purpose of the invention is to improve the accuracy of the calibration of the digital-to-analog converter.
логовой мерой и выполняют πτ=Ν-Ι циклов измерений по числу младших разрядов калибруемого ЦАП. В каждом к-м цикле измеоений, где к - номер цикла, измеряют разности между выходными аналоговыми величинами калибруемого и опорного ЦАП при включении в том и другом к-го разряда, разности между выходными аналоговыми величинами калибруемого и опорного ЦАП при включении в первом всех младших по отношению к-му разрядов, а во втором - к-го разряда. После измеряют для всех 5=2-1 кодовых комбинаций в I старших разрядах разности между выходными аналоговыми величинами опорного и калибруемого ЦАП при подаче на их старшие разряды кода числа I, где Г - номер цикла, и выключении младших разрядов и разности между выходными аналоговыми величинами опорного и калибруемого ЦАП при сохранении кода на первом, подаче на старшие разряды второго кода I - 1 и включении его младших разрядов. По результатам измерений определяют погрешности группы старших разрядов и погрешности младших разрядных весов калибруемого ЦАП. 1 ил.measure and perform πτ = Ν-Ι measurement cycles according to the number of low-order digits of the calibrated DAC. In each k-th cycle of changes, where k is the cycle number, measure the difference between the output analog values of the calibrated and reference DAC when the k-th digit is turned on in that, the difference between the output analog values of the calibrated and reference DAC when the first one turns on in relation to the k-th digit, and in the second - the k-th digit. After measured for all 5 = 2-1 code combinations in the I senior bits of the difference between the output analog values of the reference and calibrated DAC when applying for their senior bits code number I, where G is the cycle number, and turn off the lower bits and the difference between the output analog values the reference and calibrated DAC while maintaining the code at the first, filing for the high bits of the second code I - 1 and turning on its low bits. According to the measurement results, the errors of the group of high-order bits and the errors of the lower bit weights of the calibrated DAC are determined. 1 il.
СПSP
сwith
На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.The drawing shows the block diagram of the device that implements the proposed method.
Устройство содержит дополнительную аналоговую меру 1, аналоговый ключ 2, опорный цифроаналоговый преобразователь 3, входную шину 4 опорного ЦАП, калибруемый ЦАП 5, входную шину 6 калибруемого ЦАП, измеритель 7 разности,The device contains an additional analog measure 1, an analog switch 2, a reference digital-to-analog converter 3, an input bus 4 of a reference DAC, a calibrated DAC 5, an input bus 6 of a calibrated DAC, a differential meter 7,
1679630 А11679630 A1
16796301679630
выходную шину 8 измерителя разности и устройство 9 задания входных сигналов.output bus 8 difference meter and device 9 set the input signals.
Ключ 2 обеспечивает подачу на первый вход измерителя 7 разности дополнительной аналоговой меры 1, базового потенциала устройства или сигнала с выхода опорного ЦАП 3. На шины 4 и 6 подаются наборы входных сигналов для опорного и калибруемого ЦАП. С выхода 8 снимается отсчет измерения.Key 2 provides for feeding to the first input of the meter 7 the difference of the additional analog measure 1, the base potential of the device or the signal from the output of the reference DAC 3. Busbars 4 and 6 are supplied with sets of input signals for the reference and calibrated DAC. From exit 8, the measurement reading is taken.
Считая погрешности весов младших разрядов независимыми от кода и предполагая погрешности старших разрядов на различных кодовых комбинациях произвольно зависящими от кода, но постоянными для конкретного кода, выходную аналоговую величину ЦАП (напряжение или ток) можно представить в видеAssuming the errors of the low-order weights are independent of the code and assuming the errors of the high-order bits on different code combinations are arbitrarily dependent on the code, but constant for a particular code, the analog output value of the DAC (voltage or current) can be represented as
А ( В ) = Σ «1 ’ 31 + .A (B) = Σ «1 ' 3 1 +.
| = 1| = 1
т = N —It = N —I
+ <2к · Дак + Δι. (1)+ <2k · Duck + Δι. (one)
к = 1k = 1
где . «1 , «г.....«пк ,« ν-ηι,.../7ν) - N разрядный входной код ЦАП;where "1," g ..... "PC," ν-ηι, ... / 7ν) - N digit input code of the DAC;
ύ} а| - идеальное значение выход1 = 1ύ} and | - ideal value output1 = 1
ной аналоговой величины ЦАП; тanalog analog value of the DAC; t
2 «кАак - погрешность выходной к = 12 "kAak - output error k = 1
аналоговой величины ЦАП, вызванная погрешностями весов младших включенных разрядов Δ Эк;analog value of the DAC, due to errors in the weights of the lower included digits Δ Ek;
погрешность выходной аналоговой величины ЦАП, обусловленная погрешностью группы старших разрядов на коде К, а К - числовой эквивалент кодовой комбинации старших разрядов ан.|+а>8 ...αΝ the error of the analog output value of the DAC, due to the error of the group of high-order bits on the K code, and K is the numerical equivalent of the code combination of the high-order bits a n | + a > 8 ... α Ν
I = Σ «Ν-ι+1 · 2Н.I = Σ «Ν-ι + 1 · 2 Н.
1 = 11 = 1
т.е. предполагается, что погрешности взаимных влияний младших разрядов дискретного делителя ЦАП пренебрежимо малы, а погрешности взаимного влияния старших разрядов не выделяются, а оцениваются интегрально.those. It is assumed that the errors of the mutual influences of the lower digits of the discrete divider of the DAC are negligible, and the errors of the mutual influence of the higher digits are not distinguished, but are estimated integrally.
Процесс калибровки осуществляют следующим образом.The calibration process is as follows.
Определяют погрешности группы старших разрядов и погрешности младших разрядных весов калибруемого ЦАП 5, Процедура калибровки применима к любым двоичным ЦАП. Так как выходной сигналDetermine the error of the group of high-order bits and the error of the lower bit weights of the calibrated DAC 5. The calibration procedure is applicable to any binary DAC. Since the output signal
калибруемого ЦАП 5 может быть разной природы (ток, напряжение), то к-й разрядный вес обозначим через ак, а выходной аналоговый сигнал ЦАП для кода К - через А(В).the calibrated DAC 5 can be of a different nature (current, voltage), then the k-th bit weight is denoted by a k , and the output analog signal of the DAC for code K is denoted by A (B).
Калибровку начинают с измерения разности ν3τ между аналоговой мерой 1 аэт и выходной аналоговой величиной калибруемого ЦАП 5 при подаче его на вход кода В двоичного эквивалента числа (3= Ьлакс^"1, где 1макс= 2-1, что соответствует максимальной кодовой комбинации в старших разрядах.Calibration starts by measuring the difference ν 3 τ between the analogue measure 1 atet and the output analogue value of the calibrated DAC 5 when it is fed to the code B input of the binary equivalent of the number (3 = lax ^ " 1 , where 1max = 2-1, which corresponds to the maximum code combination in the senior ranks.
Величина ν3Τ сохраняется для последующих циклов калибровки и равнаThe value of ν 3Τ is stored for subsequent calibration cycles and is equal to
ν3τ = Ээт -- ( Σ «1 * а1 + ^{макс ) · (2)ν 3 τ = Eth - (Σ "1 * a 1 + ^ (max) · (2)
1=11 = 1
Для определения погрешностей весов младших разрядов выполняют т циклов измерений, где т - число младших разрядов, производимых следующим образом.To determine the errors of the weights of the lower digits, m measurement cycles are performed, where m is the number of the lower digits produced as follows.
На калибруемый ЦАП 5 подают набор входных сигналов, по которому включается только младший к-й разрядный вес ак, где кномер цикла, к=т, т-1,.,,1. Выходной сигнал калибруемого ЦАП 5 с учетом погрешности Лак равен ак+ Лак. Выходной сигнал опорного ЦАП 3 Вк устанавливают приблизительно равным ак+ Лак и через аналоговый ключ 2 подают на вход измерителя 7. Последний измеряет разность сигналов (ак+ Лак)-Вк, а результатA calibrated DAC 5 is supplied with a set of input signals, by which only the lower-order digit weight ak is turned on, where is the cycle number, k = t, t-1,. ,, 1. The output of the calibrated DAC 5, subject to the error is equal to a La to La + k. The output signal of the reference DAC 3 BK is set approximately equal to a to + La to and through the analog key 2 is fed to the input of the meter 7. The latter measures the signal difference (a to + La to ) -Vk, and the result
ν'κ = ( ак + Δ ак ) Вк (3)ν 'κ = (ak + Δ and K) to (3)
фиксируют. Затем в калибруемом ЦАП 5 выключают к-й разряд и включают все меньшие к-го разрядные веса; теперь выходнойfix. Then, in the calibrated DAC 5, the k-th digit is switched off and the smaller k-th bit weights are turned on; now a day off
к — 1k - 1
сигнал ЦАП 5 равен сумме Σ (а1 +Ла]).DAC signal 5 is equal to the sum of Σ ( a 1 + La]).
1=11 = 1
Измеритель 7 измеряет разность между указанной суммой и выходным сигналом Вк опорного ЦАП 3, полученный результатThe meter 7 measures the difference between the specified amount and the output signal VK of the reference DAC 3, the result obtained
к — 1k - 1
ν!= Σ (31+Δ3))-Βκ (4)ν! = Σ (31 + Δ 3 )) - Βκ (4)
1=11 = 1
фиксируют.fix.
Затем выполняют 5=2-1 циклов измерений, где 1= Ν-т. В каждом 3-м цикле, где 3= 1$ номер цикла, выполняют следующие действия. Сначала на старшие разряды калибруемого ЦАП 5 подается код числа Л, а на младшие нулевой код, что соответствует подаче на вход ЦАП 5 кода Вг1 - двоичного эквивалента числаThen 5 = 2-1 measurement cycles are performed, where 1 = Ν-t. In each 3rd cycle, where 3 = 1 $ is the number of the cycle, the following actions are performed. First, the code of the number L is fed to the upper bits of the calibrated DAC 5, and the lower code is filled with the lower code, which corresponds to the input of the code Vg 1 to the DAC 5 - the binary equivalent of the number
5five
16796361679636
66
0<=Τ·2ΓΤ1, выходной сигнал калибруемого ЦАП 5 при этом равен0 < = Τ · 2 ΓΤ1 , the output signal of the calibrated DAC 5 is equal to
Α(ΚΙ1> Σ АЭ1+4·Α (ΚΙ 1 > Σ AE1 + 4 ·
1 = 11 = 1
На опорный ЦАП 3 подают такой набор входных сигналов, чтобы его выходной аналоговый сигнал В[ был приблизительно равен выходному аналоговому сигналу калибруемого ЦАП 5. Измеритель 7 измеряет эту разность, а результатThe reference DAC 3 is supplied with such a set of input signals that its analog output signal B [is approximately equal to the analog output signal of the calibrated DAC 5. Measuring instrument 7 measures this difference, and the result
νι1 = £ СГ| а] 4- — Βι (5)νι 1 = £ SG | a] 4- - Βι (5)
] = 1] = 1
фиксируют.fix.
Затем на калибруемый ЦАП 5 подают код Κι2 двоичного эквивалента числа 0?= 1-2т-1, т.е, на старшие разряды подается код числа 1-1, а младшие разряды включают: выходной сигнал калибруемого ЦАП 5 теперь равенThen on the calibrated DAC 5, the code Κι 2 is given the binary equivalent of the number 0 = 1-2 t -1, that is, the code of the number 1-1 is sent to the higher digits, and the lower digits include: the output signal of the calibrated DAC 5 is now
А(Р^)= Σ «1 а| + Δ ϊ - ι 4 1 = 1A (P ^) = Σ «1 a | + Δ ϊ - ι 4 1 = 1
тt
+ Σ Δθι ·+ Σ Δθ ι ·
1 =1 1 = 1
Измеритель измеряет разность между этим сигналом и выходным сигналом Вгопорного ЦАП 3. и полученный результатThe meter measures the difference between this signal and the output signal of the reference DAC 3. and the result obtained
V? = С£] а] + Δι - 1 +V? = C £] a] + Δι - 1 +
1 = 11 = 1
тt
. + У · Δ а] — Вт (6). + Y · Δ a] - W (6)
Б + 1B + 1
фиксируют. Указанные измерения выполняют для всех кодовых комбинаций в (старших разрядах.fix. These measurements are performed for all code combinations in (high-order bits).
По результатам 2 -1 циклов измерений определяют погрешность старших разрядов.According to the results of 2 -1 measurement cycles determine the error of the higher digits.
Исходя из определенной погрешности старших разрядов на коде 1-1 и результатов измерений,определяют погрешность старшего разряда из группы младших, после чего последовательно вычисляют погрешности всех младших разрядов.Based on a certain error of the high order bits on code 1-1 and measurement results, the error of the most significant digit from the group of the least significant is determined, after which the errors of all the lower order digits are successively calculated.
Рассмотрим последовательность вычисления погрешностей старших разрядов.Consider the sequence of calculating the errors of the higher digits.
Вычитая из результата измерений (5) результат измерения (6) получаемSubtracting from the measurement result (5) the measurement result (6) we get
νχ = νί — = ао + А[ — Δ]-ι-ί Да,.νχ = νί - = a о + А [- Δ] -ι-ί Yes ,.
1 = 11 = 1
где Зо ~ вес младшего разряда. (Обозначая /’у*' = Δ( — Δχ-ι и полагая = , имеемwhere Zo is the low-order weight. (Denoting / ’у * '= Δ (- Δχ-ι and assuming =, we have
А( = £ Δι*. Используя £, запишемA (= £ Δι *. Using £, we write
1 = 11 = 1
νχ,= 30 +Δ? - § Δβ), (7)νχ, = 3 0 + Δ? - § Δβ), (7)
1 = 11 = 1
откуда следуетwhere it comes from
Δι=νΐ-30+^ Аа), (8)Δι = νΐ-3 0 + ^ Aa), (8)
1=11 = 1
а для 1макс=2*-1 получимand for 1max = 2 * -1 we get
А(макс = АЬлакс — Зо 4 § Δ 3} . (9)A (max = ABLAX - 3 4 Δ 3}. (9)
1=11 = 1
Вычитая (9) из (8). имеемSubtracting (9) from (8). we have
▼▼
Αί ' АСлакс = νΙ — у1макс ' (1 θ)Αί 'ASLaks = ν Ι - at 1max' (1 θ)
откудаfrom where
Ас = АЬлакс Ί" УГ-У^акс · (11)Ac = Ablax У "YY-Y ^ ax · (11)
Суммируя выражения (11) для всех 1=1,2-1, получимSumming up expressions (11) for all 1 = 1.2-1, we get
2' -12 '-1
+ Σ νΐ-(2 “ 1 ) ' νΐΜ3« · (12)+ Σ νΐ- ( 2 “ 1 ) 'νΐΜ3« · (12)
1 = 11 = 1
Учитывая в формуле (7), что аЭт= § 05 31 и 1=1Considering in the formula (7) that a E t = § 05 31 and 1 = 1
2* -1 *2 * -1 *
А(макс = Σ Ас , имеем 1=1A (max = Σ Ac, we have 1 = 1
Уэт = АГмакс = Σ Ас — (2 —1) АЬлакс ~~ .1 = 1Wet = AGmax = Σ Ac - (2 - 1) Ablax ~~ .1 = 1
. 21. — 1. 2 1 . - one
-(2'-1)ν^κο+ Σ УГ, (13)- (2'-1) ν ^ κο + Σ HS, (13)
г=1g = 1
16796301679630
откуда следуетwhere it comes from
2-1·2-1 ·
х I Σ νι -уат]. (14)x I Σ νι- y am ]. (14)
1=11 = 1
Подставляя (14) а (11), получимSubstituting (14) and (11), we get
Й,»=Ч--’ XY, "= H - 'X
2 - 12 - 1
2* -12 * -1
χ [ Σ V] -ν3Τ]. (15)χ [Σ V] -ν 3Τ ]. (15)
1 = 11 = 1
Учитывая, что νι=4-ν?, получимConsidering that νι = 4-ν ?, we get
21 -12 1 -1
X [ Σ ( ν1 “ V? ) “ уэт 1.X [Σ ( ν 1 “V?)“ At floor 1.
1=11 = 1
Рассмотрим порядок вычисления погрешности весов младших разрядов.Consider the procedure for calculating the error of low-order weights.
Из результата измерения (3) вычитаем (4), получаемFrom the result of measurement (3) subtract (4), we get
. · к — 1. · To - 1
νκ=νί-ν^=(3π- Σ -аО +νκ = νί-ν ^ = (3π- Σ -aO +
1 = 11 = 1
+ Аак - Σ Ла1 - · 0θ)+ Aak - Σ La 1 - · 0θ)
| = 1| = 1
учитывая, чтоconsidering that
к - 1k - 1
Эк — Σ а1 = ао ,Ek - Σ and 1 = a o,
. 1 = 1. 1 = 1
где а0 - вес младшего разряда, получимwhere a 0 is the weight of the lower order, we get
к -1to -1
Ук=а0+Аак-^ АаЬ О7) 1 = 1Uk = a 0 + Aak- ^ Aa b O 7 ) 1 = 1
а для к+1and for k + 1
к -1to -1
Vк +1 =а0+Аак+1 - Σ Да1 ·О®) 1 = 1Vк +1 = а 0 + Аак + 1 - Σ Д а 1 · О®) 1 = 1
Вычитая (17) из (18). получимSubtracting (17) from (18). will get
Ук+1-Ук= Азк+ι 2Ааи, (19)UK + 1-UK = AZK + ι 2Aai, (19)
откуда следуетwhere it comes from
А аи = -|- (Аак+1+Ук=Ук+1). (20)And au = - | - (Aak + 1 + Uk = Uk + 1). (20)
Учитывая \/к=\/к1~\/к2, получаемGiven \ / k = \ / k 1 ~ \ / k 2 , we get
1 1 2 » 21 1 2 "2
А ак = -тр ( А ак+1+Ук-Ук-Ук+1+Ук+1).And ak = -tr (A ak + 1 + Uk-Uk-Uk + 1 + Uk + 1).
При этом Аат+1 = Αι, э 1/т+1-Ут+1= νίι-ν3. Общая погрешность на произвольном кодеAt the same time, Aa t +1 = Αι, e 1 / t + 1-Ut + 1 = νίι-ν3. Total error on arbitrary code
К={ «ι, «2 Ота , а ы4+1....Ды} определяетсяK = {“ι,“ 2 Ota, and y4 + 1 .... Dy} is determined
по формулеaccording to the formula
л А (К ) = ар Аа] + Ат,l A (K) = ar Aa] + At,
1=11 = 1
ιι
где I = Σ«ν-ι+1 · 2й;where i = Σ «ν-ι + 1 · 2 th ;
.1 = 1.1 = 1
1= Ν-т.1 = Ν-t.
Таким образом, данный способ обеспечивает оценку погрешности ЦАП на всех возможных в старших разрядах кодовых комбинациях и повышает калибровки ЦАП.Thus, this method provides an estimate of the error of the DAC on all possible code combinations in the high-order bits and improves the calibration of the DAC.
Результаты калибровки по предлагаемому способу могут использоваться для допускового контроля при производстве микросхем ЦАП, при их входном контроле, а также для коррекции результатов измерений, выполняемых с использованием измерительных приборов, включающих конкретные откалиброванные ЦАП, например, по калибровочным таблицам.The calibration results for the proposed method can be used for tolerance testing in the production of DAC chips, for their input control, as well as for correction of measurement results performed using measuring instruments including specific calibrated DACs, for example, according to calibration tables.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894638527A SU1679630A1 (en) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | Method for calibrating linearity of digital-to-analog converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894638527A SU1679630A1 (en) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | Method for calibrating linearity of digital-to-analog converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1679630A1 true SU1679630A1 (en) | 1991-09-23 |
Family
ID=21423295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894638527A SU1679630A1 (en) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | Method for calibrating linearity of digital-to-analog converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1679630A1 (en) |
-
1989
- 1989-01-18 SU SU894638527A patent/SU1679630A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5361067A (en) | Digital linearization calibration for analog to digital converter | |
US4970514A (en) | Calibration method for redundant A/D and D/A converters with a weighted network | |
US4222107A (en) | Method and apparatus for automatically calibrating a digital to analog converter | |
EP0698315B1 (en) | Algorithmic a/d converter with digitally calibrated output | |
US7394414B2 (en) | Error reduction in a digital-to-analog (DAC) converter | |
US9362937B1 (en) | Method of calibrating a SAR A/D converter and SAR-A/D converter implementing said method | |
US11558063B2 (en) | Analog-to-digital conversion circuit with improved linearity | |
EP2933925A1 (en) | Method of calibrating a thermometer-code sar a/d converter and thermometer-code sar-a/d converter implementing said method | |
SU1679630A1 (en) | Method for calibrating linearity of digital-to-analog converter | |
US7173552B1 (en) | High accuracy segmented DAC | |
Lee et al. | A self calibrating 12b 12 µ s CMOS ADC | |
Chaganti et al. | Fast and accurate linearity test for DACs with various architectures using segmented models | |
Jovanović et al. | A Cost-effective Method for Resolution Increase of the Twostage Piecewise Linear ADC Used for Sensor Linearization | |
US5631649A (en) | Digital-to-analog converter test method and apparatus | |
JPS59133728A (en) | Analog/digital converter | |
RU2022464C1 (en) | Method of calibration of transfer characteristic of digital-to-analog converter | |
SU1051702A1 (en) | Method of calibrating linear scale of d/a converter | |
US7091891B2 (en) | Calibration of analog to digital converter by means of multiplexed stages | |
JP3351167B2 (en) | Battery voltage measurement device | |
JPH02288616A (en) | Self-calibration type d/a converter and self-calibration type a/d converter using the d/a converter | |
SU1367159A1 (en) | D-a converter | |
Parthasarathy et al. | Accurate self characterization and correction of A/D converter performance | |
Groza | A Floating-Point Analog-To-Digital Converter with Voltage Reference Subdivision | |
JPS61171226A (en) | A/d converter | |
SU1483468A1 (en) | Digital-analog computer system |