一种基于伪随机序列的DAC非线性误差测量方法

本发明涉及dac非线性误差测量，特别是涉及一种基于伪随机序列的dac非线性误差测量方法。

背景技术：

1、数模转换器(digital-analog converter，dac)是将数字信号转换为模拟信号的器件，在精密测量、工业控制、通信等领域有广泛应用。dac的线性度(也称非线性误差)是决定其总体精度的重要因素之一。针对dac的线性度，可以利用积分非线性(integralnonlinearity，inl)误差和微分非线性(differential nonlinearity，dnl)误差这两种指标来定量描述。利用dac非线性误差的测量结果，可对其性能进行评估，也可以针对误差值进行修正或补偿以改善dac的输出精度。

2、常规开展dac非线性误差测试时，可采用高精度电压表对dac输出码值进行逐级测量，或采用高精度可编程标准电压源与待测dac逐级比较，从而实现对dac非线性误差的测量。此外，还有通过dac芯片内部电路实现自校准的方法。然而，无论采用何种方法进行dac非线性误差测量时，测量精度都受到温度影响。影响测量精度的温度变化主要来源于两方面：一是环境温度的变化；二是dac输出不同码值时，其内部自热功率变化引起的温度变化。由于温度变化的时间尺度与非线性测量的时间尺度相近，又由于dac码值的级数与温度变化趋势之间存在着强相关耦合关系，在逐级输出dac码值时，随着码值的级数越高，其内部自热功率变化引起的温度变化越大，测量结果的误差越大，从而使得dac非线性误差的测量结果的测量精度越低。因此，极难将温度变化引入的误差分离出来，从而使得dac非线性误差的测量结果受温度的影响，导致测量结果精度低。

3、现有技术中提升dac非线性误差的测量结果的精度的方式，是通过恒温设备提供高稳定性温度环境以及延长dac码值每次切换之后的自热稳定时间，以获得高精度的测量结果，但是由于恒温设备成本高，导致采用恒温设备提升dac非线性误差的测量结果的精度的成本高。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于伪随机序列的dac非线性误差测量方法，以解决现有技术中，由于恒温设备成本高，导致采用恒温设备提高dac非线性误差的测量结果精度的成本高的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、基于伪随机序列的dac非线性误差测量方法，包括：

4、按照伪随机序列中伪随机数值生成的先后顺序对所述伪随机数值标记序号，生成序号序列；

5、按照从大到小或从小到大的顺序，对所述序号序列中的伪随机数值进行排列，确定次序随机数组；

6、将所述次序随机数组中的伪随机数值作为dac码值，依次发送至待测dac；

7、根据所述dac码值，令所述待测dac输出与所述dac码值对应的电压，确定第一差分电压数组；

8、根据所述待测dac输出的与所述dac码值对应的电压及所述dac码值，确定第二差分电压数组；

9、根据所述第一差分电压数组及所述第二差分电压数组，确定所述待测dac的微分非线性误差测试结果及所述待测dac的积分非线性误差测试结果；

10、根据所述待测dac的微分非线性误差测试结果及所述待测dac的积分非线性误差测试结果，确定所述待测dac的非线性误差测量结果。

11、可选地，根据所述第一差分电压数组及所述第二差分电压数组，确定所述待测dac的微分非线性误差测试结果及所述待测dac的积分非线性误差测试结果，具体包括：

12、根据所述第一差分电压数组及所述第二差分电压数组，确定中间变量数组；

13、根据所述中间变量数组，确定相邻的dac码值间电压台阶的第一误差数组；

14、根据所述第一误差数组，确定所述待测dac的微分非线性误差测试结果；

15、根据所述第一误差数组，确定相邻的dac码值间电压台阶的第二误差数组；

16、根据所述第二误差数组，确定所述待测dac的积分非线性误差测试结果。

17、可选地，按照伪随机序列中伪随机数值生成的先后顺序对所述伪随机数值标记序号，生成序号序列，之前还包括：

18、获取包含2n个伪随机数值的伪随机序列；

19、按照所述伪随机序列内伪随机数值生成的先后顺序对所述伪随机数值标记序号；序号为从0至2n-1；n为待测dac的位数。

20、可选地，根据所述dac码值，令所述待测dac输出与所述dac码值对应的电压，确定第一差分电压数组，具体包括：

21、获取所述待测dac输出的两路电压；所述两路电压中的每一路电压均与所述dac码值对应；

22、根据所述两路电压，确定差分电压；

23、通过仪表放大器对所述差分电压进行放大处理，确定第一差分电压数组。

24、可选地，根据所述第一差分电压数组及所述第二差分电压数组，确定中间变量数组，具体包括：

25、根据所述第一差分电压数组、所述第二差分电压数组及所述仪表放大器的增益，利用公式确定中间变量数组；

26、其中，d[i]为中间变量数组中的第i个元素，i＝0，1，2…，2n-2，n为待测dac的位数，g为仪表放大器的增益，v0[i]为第一差分电压数组中的第i个元素，v1[i]为第二差分电压数组中的第i个元素。

27、可选地，根据所述中间变量数组，确定相邻的dac码值间电压台阶的第一误差数组，具体包括：

28、根据所述中间变量数组，利用公式确定相邻的dac码值间电压台阶的第一误差数组；

29、其中，e1[i]为第一误差数组中的第i个元素，n为待测dac的位数，d[j]为中间变量数组中的第j个元素，j＝0，1，…，2n-2。

30、可选地，根据所述第一误差数组，确定所述待测dac的微分非线性误差测试结果，具体包括：

31、将所述第一误差数组中的最大绝对值作为所述待测dac的微分非线性误差测试结果。

32、可选地，根据所述第一误差数组，确定相邻的dac码值间电压台阶的第二误差数组，具体包括：

33、根据所述第一误差数组，利用公式确定相邻的dac码值间电压台阶的第二误差数组；

34、其中，e2[i]为第二误差数组中的第i个元素，e1[j]为第一误差数组中的第j个元素。

35、可选地，根据所述第二误差数组，确定所述待测dac的积分非线性误差测试结果，具体包括：

36、将所述第二误差数组中的最大绝对值作为所述待测dac的积分非线性误差测试结果。

37、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

38、本发明提供的基于伪随机序列的dac非线性误差测量方法，通过按照伪随机序列中伪随机数值生成的先后顺序对伪随机数值标记序号，生成序号序列；按照从大到小或从小到大的顺序，对序号序列中的伪随机数值进行排列，确定次序随机数组；将次序随机数组中的伪随机数值，作为dac码值依次发送至待测dac；根据待测dac输出的与dac码值对应的电压，确定第一差分电压数组；根据待测dac输出的与dac码值对应的电压及dac码值，确定第二差分电压数组；根据由第一差分电压数组及第二差分电压数组确定的待测dac的微分非线性误差测试结果及待测dac的积分非线性误差测试结果，确定待测dac的非线性误差测量结果。由于dac码值的级数与次序随机数组中的伪随机数值的顺序对应，且次序随机数组内的伪随机数值是随机的，即按照次序随机数组中伪随机数值的顺序，依次输入至待测dac中的dac码值的级数也是随机的，因此，在对非线性误差进行测量时，将作为dac码值的次序随机数组中的伪随机数值的级数与温度变化趋势之间的强相关耦合关系转换成随机关系，从而使得对dac非线性误差测量的整个过程中的自热功率近似恒定，进而可以将温度变化引入的误差分离出来，在不需要采用高成本的恒温设备的情况下，提高了dac的非线性误差的测量结果的精度。