[发明专利]提高D/A转换器积分非线性和微分非线性测量稳定度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高D/A转换器积分非线性（DNL）和微分非线性（INL）测量稳定度的方法，特别涉及一种提高高精度分段电流舵D/A转换器积分非线性和微分非线性测量稳定度的方法。它直接应用于高精度电流舵D/A转换器的参数测量领域。

背景技术

近年来，随着高精度电流舵D/A转换器性能的日益提高以及后端对积分非线性和微分非线性（DNL/INL）参数进行修调的需要，对DNL/INL参数的测量要求越来越高。为了计算转换器的INL和DNL，需要直接或者间接测量出D/A转换器的整个传递函数。测量电流舵D/A转换器电流输出时，通常将电流转换为电压进行测量。

传递函数的测量方法一般包括直接测量和间接测量两种。

直接测量方式，为按D/A转换器输入数据编码集依次输出电流，直接测量出传递函数，一个n比特的D/A转换器，则具有2ⁿ种输入数据编码形式，共需进行2ⁿ次测量，输出电流持续变化，变化范围为满量程。当测量高精度电流舵D/A转换器DNL/INL性能时，此方式的测量次数多，需要花费大量的时间，不能满足实际的应用需求。

间接测量方式，仅测量D/A转换器输入数据编码集中部分输入数据编码的输出电流，利用测量结果，通过计算重构传递函数，常规的D/A转换器DNL/INL参数的间接测量方法流程图如图1所示。通过测量指定输入数据编码下的电流值，计算出D/A转换器高中低位独立电流源单元的输出数值，将高中低位独立电流源单元的输出数值，按照正常工作输入数据编码下电流源单元开关顺序进行线性求和，即可重构传递函数。这种方式减少了测量次数提高了测量效率，在D/A转换器DNL/INL参数测量中得到了广泛的应用。但是使用间接测量方式测量高精度电流舵D/A转换器DNL/INL参数时，依然存在如下问题：1）受输入数据编码限制，测量时输出电流变化范围接近满量程，导致负载电阻功耗不平均，温度效应比较明显，输出负载电阻的功耗导致发热从而改变电阻值，电阻值的变化影响测量的稳定度；2）受输入数据编码限制，测量时最大输出电流绝对值接近满量程，由于D/A转换器中电流源输出热噪声电流与电流源输出电流I_v存在如下比例关系：输出电流越小，噪声最小，当输出电流较大时，测量偏差加大，影响测量稳定度。当前14比特及以上精度的电流舵D/A转换器，内部结构通常采用温度计编码与二进制编码结合的分段实现方式，高位段为温度计编码。以16比特6-10分段电流舵D/A转换器为例，采用常规间接测量方式，测量输出电流变化范围约为满量程的96.9%，输出电流最大绝对值约为满量程的98.4%。

目前常规的高精度电流舵D/A转换器结构，仅由输入数据编码控制输出电流大小，即通过输入数据编码的译码结果控制独立电流源单元开关，这种结构下独立电流源单元输出组合完全固定，不能减小间接测量方式输出电流的变化范围及最大绝对值。

因此，需要对现有的常规间接测量方式进行改进，同时有针对性地对高精度电流舵D/A转换器内部独立电流源开关译码电路进行修改，减小测量过程中输出电流的变化范围以及最大绝对值。

发明内容

为克服上述常规间接测量方式在高精度电流舵D/A转换器DNL/INL参数测量时稳定度不够的问题，本发明的提高D/A转换器积分非线性和微分非线性测量稳定度的方法，通过有效的控制信号设计及高位等权重电流源开关控制结构修改，实现测量自定义的高位独立等权重电流源单元输出组合，突破D/A转换器自身输入数据编码的限制，减小测量时输出电流的变化范围及最大绝对值，降低温度效应及电流源噪声影响，从而达到提高D/A转换器DNL/INL测量的稳定度的目的。