差分输出电流模式DAC：参数解析与测量技术

"本文主要探讨差分输出和电流模式DAC的参数及测量方法，以MAX5891为例，但适用于同类产品。关键参数包括积分非线性(INL)和差分非线性(DNL)，它们是衡量 DAC 线性精度的核心指标。INL 描述实际输出与理想直线的偏差，DNL 则关注输出步长误差。INL 可以通过端点或拟合方式计算，端点INL基于传输函数端点，拟合INL则依据斜率。DNL的评估确保了DAC的单调性，即输出随着输入码的变化始终单调递增或递减。测量过程中，通常会将电流模式DAC的输出转换为电压，以便于使用高分辨率的电压表进行测量。" 在数字模拟转换器(DAC)的设计和评估中，差分输出和电流模式DAC因其独特的优点而被广泛采用，例如更高的抗噪声能力和更好的信号完整性。本文聚焦于这些类型DAC的关键性能参数——积分非线性(INL)和差分非线性(DNL)。 INL 是衡量 DAC 输出与理想线性响应之间误差的一个重要指标。它定义了实际输出传输函数与理想直线之间的最大偏差。INL 的计算有两种常见方法：端点INL和拟合INL。端点INL是根据DAC传输函数的两端点测量值来计算的，而拟合INL则通过分析传输函数的斜率来确定INL的峰值。图1a和图1b分别展示了这两种方法，其中拟合INL可以平衡误差分布，使得INL的整体表现更优。 DNL 专注于每个输出步长的精确性，它是实际输出步长与理论最小可分辨步长（LSB）的差异。理想的DNL应为零，表示每个输出步骤都等于一个完整的LSB。如果DNL小于-1LSB，那么DAC可能会出现非单调性，即在某些输入码变化时输出可能不连续。图2清晰地描绘了正DNL和负DNL误差的影响，强调了维持单调性的重要性。 测量这些参数时，通常需要将电流模式DAC的输出转换为电压信号，因为电压测量通常具有更高的精度。此外，评估DAC性能时，应根据其架构选择合适的测试配置，有时可能需要测量多个编码点以全面了解其行为。 理解和准确测量INL和DNL对于优化差分输出、电流模式DAC的性能至关重要，这些参数直接影响到数字信号转化为模拟信号的质量，进而影响整个系统的精度和可靠性。通过细致的测试和分析，工程师可以确保设计出的DAC能够满足严格的应用要求。