电流模式DAC线性度测量：INL与DNL详解及优化方法

本文档深入探讨了量差分输出电流模式数模转换器（DAC）的线性度，这是一个关键的性能指标，对于高精度应用至关重要。DAC线性度的评估涉及到多个误差来源，如热效应、接地环路和测量工具的精度。对于高分辨率的DAC，如MAX5891这样的产品，全面的线性度测量可能耗时且复杂。 本文首先介绍了两个主要的线性度参数：积分(INL)和差分(DNL)非线性。INL衡量的是实际输出信号与理想线性的偏离程度，端点INL采用传输函数两端点的值计算，而最佳拟合INL则通过斜率的峰值来确定，后者能更有效地分散误差。图1a和图1b分别展示了这两种测量方法，尽管曲线形状不变，但最佳拟合法有助于减少报告的最大INL误差。 DNL则是关于输出步长与理想步长的相对误差。理解DNL需要考虑最低有效位（LSB）的权值，非单调性是判断DNL是否低于-1LSB的重要标志，当输出不随输入增加而减小或反之时，表明设备存在非单调性。测量线性度时，考虑到电流模式DAC的特点，优先将输出电流转换为电压以便利用电压表的更高分辨率进行精确评估。 测量时要考虑DAC的具体架构，例如，电流源的选择将决定需要测量的编码位数以确保性能的准确评估。图2提供了DNL误差的实例，并强调了在不同测量条件下，如使用万用表时，根据仪表分辨率确定LSB权重的重要性。 本文旨在提供一套实用的方法，帮助工程师快速有效地测量和评估高精度电流模式DAC的线性度，这对于电子设计中确保系统性能的一致性和准确性至关重要。无论是Maxim的MAX5891还是其他类似产品，掌握这些技巧都能提升线性度测试的效率和精度。