METHOD FOR NONLINEARITY MINIMIZATION OF MULTIPLYING DIGITAL-TO-ANALOG CONVERTER BY LOW RESOLUTION CALIBRATION CONVERTER
Представлен метод минимизации нелинейности передаточной характеристики прецизионного умножающего цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) с помощью вспомогательного корректирующего ЦАП малой разрядности. В данном методе вспомогательный ЦАП формирует искаженную передаточную характеристику, которая в сумме с передаточной характеристикой основного ЦАП позволяет уменьшить результирующую интегральную и дифференциальную нелинейность. Коэффициенты коррекции, рассчитанные согласно представленному в статье алгоритму, однократно записываются в энергонезависимую память и преобразуются в управляющий сигнал для калибрующего ЦАП с помощью арифметико-логического устройства (АЛУ) в зависимости от входных данных. Для проведения экспериментальных исследований был разработан макет системы калибровки на основе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) и демонстрационной платы с микросхемой двухканального 16-разрядного ЦАП с сегментированной структурой. Представлены экспериментальные результаты, которые показывают, что в данной системе коррекции собственная нелинейность калибрующего ЦАП не оказывает существенного влияния на итоговую передаточную характеристику. Приведенный алгоритм расчета коэффициентов позволяет эффективно уменьшить абсолютную интегральную и дифференциальную нелинейность 16-разрядного ЦАП до значений менее 1 единицы веса младшего разряда (ЕМР) In this paper, we present a method for nonlinearity minimization of precision multiplying digital-to-analog converter (DAC) by utilizing low resolution calibration DAC. In this method the calibration DAC generates distorted transfer characteristic which is added to the main DAC characteristic and provides resulting integral and differential nonlinearity reduction. The calibration coefficients are calculated following the presented algorithm and saved in nonvolatile memory and then are converted to controlling digital code of calibration DAC by arithmetical-logical unit (ALU) depending on input data. For experimental research we designed a model of calibration system based on field programmable gate array (FPGA) and a demo board with dual 16-bit segmented DAC. Then we give experimental results which show that inherent nonlinearity of calibration DAC does not significantly affect overall nonlinearity. The proposed calculation algorithm obtains effective integral and differential nonlinearity minimization of 16-bit DAC down to values of less than one least significant bit (LSB)