如何最好地计算DAC的信号链误差预算？

为了提高精度，首先需要识别并尽量减少各个环节的各自误差。根据信号链的复杂性，这种分析可能变成一项艰巨的任务。本文介绍了一个精密DAC信号链误差预算计算工具。它将描述与DAC连接的各个元件的误差贡献。最后，它将逐步演示如何使用这个工具来识别和纠正这些问题。

精确的DAC误差预算计算器是精确的，易于使用，并能帮助开发人员为特定的应用选择最合适的元件。因为DAC通常不会单独出现在信号链中，而是与电压基准和运算放大器相连（例如作为基准缓冲器），这些额外的元件和它们各自的误差必须被考虑和汇总。为了更好地理解这个概念，我们首先看一下主要元件的个别误差贡献，如图1所示。

图1. 是DAC信号链的主要组成部分。

误差的类型

电压基准有四个主要的误差贡献。首先是与初始精度（初始误差）有关，它表示在25℃的规定温度下，在生产测试中测得的输出电压的变化。此外，还有与温度系数有关的误差（温度系数误差）、负载调节误差和线路调节误差。初始精度和温度系数误差对总误差的贡献最大。

在运算放大器中，输入偏移电压误差和电阻的公差误差影响最大。输入偏移电压误差指的是必须施加到输入端的低差分电压，以迫使输出为0 V。电阻的公差误差是用于设置闭环增益的相应公差引起的增益误差。其他误差由偏置电流、电源抑制比（PSRR）、开环增益、输入偏移电流、CMRR偏移和输入偏移电压漂移引起。

对于DAC本身，数据表中给出了各种类型的误差--例如，积分-非线性（INL）误差，它与理想输出电压和给定输入代码下测量的输出电压之间的差异有关。进一步的类型是增益、偏移和增益温度系数误差。有时，这些都被组合在一起，形成总的意外误差（TUE）。这涉及到考虑到所有DAC误差的输出误差的测量，即INL、偏移和增益误差，以及在电源电压和温度下的输出漂移。

由于不同的误差源通常是不相关的，计算信号链中总误差的最精确方法是根和法。

收集各自元件的误差通常是一项繁琐的工作，因此我们可以通过误差预算计算器简化这一工作，得出同样精确的计算结果。

使用精密DAC误差预算计算器，一步一步来

首先，使用误差预算计算器，从三种DAC类型中选择：电压输出DAC，乘法DAC，以及4-20mA电流源DAC。接下来，为误差计算设置所需的温度范围和电源电压纹波。后者对PSRR误差有决定性作用。一旦输入了这些值，计算器就会生成一个图表，显示信号链中各个元件各自的误差贡献（图2）。

图2.所示为模拟设备误差预算计算器中误差贡献的表示。

这个例子中的总误差主要是受电压基准的影响。这个信号链的改进可以通过使用一个更精确的参考模块来实现。

DAC的集成电阻负责内部反相放大器的比较，从而提高精度，对DAC的总误差有决定性的贡献。在没有集成电阻或内部反相放大器的DAC中，这些参数可以单独指定。

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