使用DS1863/DS1865的內(nèi)部校準(zhǔn)和右移位增強(qiáng)ADC性能

概述

DS1863和DS1865控制器/監(jiān)控器使用內(nèi)部校準(zhǔn)和右移位(可擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍)可極大地增強(qiáng)內(nèi)部13位ADC的性能，無(wú)需增加成本和尺寸即可達(dá)到更高的精確度和準(zhǔn)確度。此外，DS1863/DS1865的內(nèi)部校準(zhǔn)還具有可編程增益和可編程偏移，從而可以省去大部分的外部信號(hào)調(diào)理電路。在ADC之前的模擬域中提供可編程增益，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大或衰減，這樣可以充分利用ADC的整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍。然后在數(shù)字域，通過(guò)右移再將數(shù)字輸出同比縮小(除以某數(shù))，從而使所需的(或者SFF-8472所要求的) LSB保持不變，甚至對(duì)用戶透明。

模擬監(jiān)測(cè)輸入

DS1863/DS1865的MON輸入框圖如圖1所示。為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，只畫(huà)出了其中一路輸入，所有的四個(gè)MON輸入(MON1、MON2、MON3和MON4)原理相同。MON輸入用來(lái)監(jiān)測(cè)信號(hào)，例如Tx功率和Rx功率。

圖1. DS1863/DS1865 MON輸入框圖

如圖1所示，一個(gè)單端電壓加于DS1863/DS1865的MON引腳。在模擬域中，該電壓被送入一個(gè)可編程增益單元中。該增益單元可對(duì)MON通道進(jìn)行校準(zhǔn)，以獲得需要的LSB或滿量程電壓。這個(gè)滿量程電壓是需要的LSB 2n，其中n為位數(shù)。此外，增益單元還可將小輸入信號(hào)放大，以便最大限度利用ADC動(dòng)態(tài)范圍。稍后將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

增益單元之后是13位ADC。13位轉(zhuǎn)換結(jié)果以左對(duì)齊的2字節(jié)(16位)數(shù)字量形式輸出。這個(gè)ADC能輸出從0000h至FFF8h的數(shù)字值。

通過(guò)用戶可編程數(shù)字偏移可以對(duì)ADC之后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整。數(shù)字偏移功能通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)字相加，在內(nèi)部增加正向或負(fù)向偏移。必須指出的是，正向偏移將鉗位在FFF8h數(shù)值上；負(fù)向偏移將具有小于FFF8h的滿量程數(shù)值(因?yàn)樨?fù)向便移須從轉(zhuǎn)換結(jié)果中扣除)。這種情況下，最小值仍為0000h。有關(guān)數(shù)字偏移的更詳細(xì)信息請(qǐng)參見(jiàn)后面的偏移寄存器部分。

右移位是數(shù)字量輸出前的最后一部操作。每一路MON輸入都有3個(gè)控制位，用來(lái)控制需要的右移次數(shù)(右移位的好處將在后面討論)。如果將此3位設(shè)為0，則禁止右移功能。與偏移一樣，右移位也會(huì)影響滿量程數(shù)字輸出。例如，若將其設(shè)置成右移2位，則滿量程數(shù)字輸出變?yōu)?FFEh。移位完成后，數(shù)值將被寫(xiě)入相應(yīng)的寄存器中，從這里用戶可以讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果(存儲(chǔ)器的低半?yún)^(qū)，寄存器64h-6Bh)。這也是用來(lái)進(jìn)行報(bào)警及警告比較的參數(shù)。

關(guān)于密碼訪問(wèn)的說(shuō)明

四個(gè)MON輸入的增益和偏移值的設(shè)置都在DS1863/DS1865的表02h中。讀寫(xiě)這些數(shù)值，需要2級(jí)密碼訪問(wèn)(PW2)。如果2級(jí)訪問(wèn)密碼被輸入到密碼登錄字節(jié)(PWE位于存儲(chǔ)器的低半?yún)^(qū)，寄存器7Bh-7Eh)，訪問(wèn)將被批準(zhǔn)。

工廠校準(zhǔn)MON輸入

每個(gè)DS1863/DS1865 MON輸入都已經(jīng)在工廠調(diào)整為2.5V滿量程電壓。而且，每一個(gè)數(shù)字偏移也已經(jīng)在工廠設(shè)置為0，所以0V的輸入即意味著0000h數(shù)字輸出。右移位的工廠默認(rèn)設(shè)置值也為0。工廠校準(zhǔn)后的DS1863/DS1865的傳遞函數(shù)示于圖2中的B圖，稍后將詳細(xì)介紹。

對(duì)于0至2.5V輸入電壓，工廠校準(zhǔn)過(guò)的器件將輸出8192個(gè)量化值中的一個(gè)，為13位轉(zhuǎn)換提供305μV的分辨率(2.5V/8192)。理想情況下，將被量化的輸入信號(hào)是一個(gè)0到2.5V的信號(hào)，這樣就可利用整個(gè)轉(zhuǎn)換范圍。然而，現(xiàn)實(shí)情況并非總是如此。以接收功率(Rx 功率)為例， 0到0.5V的輸入電壓就很常見(jiàn)，這意味著80%的數(shù)字輸出碼永遠(yuǎn)不會(huì)用到。這對(duì)于可產(chǎn)生8192個(gè)數(shù)字碼的13位ADC來(lái)說(shuō)，只能輸出1638個(gè)碼之一。剩下的6554個(gè)數(shù)編碼將永遠(yuǎn)不被使用。而且，對(duì)于用到的1638個(gè)碼來(lái)說(shuō)，分辨率仍為305μV。

為了更好的利用13位ADC，DS1863/DS1865 MON值必須被重新校準(zhǔn)為0.5V的滿量程電壓。但是，僅僅重新校準(zhǔn)MON并不能解決輸入信號(hào)的問(wèn)題，因?yàn)榇藭r(shí)LSB會(huì)改變，且不再與所要求的LSB匹配。從根本上講，為了得到ADC的最佳性能，必須使用右移位并進(jìn)行增益和偏移值的調(diào)整。

內(nèi)部校準(zhǔn)和右移位

內(nèi)部校準(zhǔn)和右移位在被監(jiān)視信號(hào)較小、沒(méi)有利用整個(gè)ADC動(dòng)態(tài)范圍時(shí)最有用。模數(shù)轉(zhuǎn)換之前，在模擬域中先將信號(hào)放大一定的倍數(shù)，然后在數(shù)字域中再除以相同的系數(shù)，這樣所需的LSB保持不變。而精密度和準(zhǔn)確度在每右移一位(最多3位)時(shí)提高了2倍。在3次右移位之后，精密度或準(zhǔn)確度將不會(huì)再有改善。

用內(nèi)部校準(zhǔn)和右移位的好處可用圖2所示的例子予以恰當(dāng)?shù)恼f(shuō)明。其中圖A為一被監(jiān)視信號(hào)的電壓—時(shí)間曲線。該信號(hào)在0到0.5V之間擺動(dòng)。圖B和圖C為MON輸入電壓—數(shù)字輸出曲線，分別代表經(jīng)工廠校準(zhǔn)的傳遞函數(shù)，以及采用2次右移和滿量程電壓為2.5V / 4 = 0.625V時(shí)的傳遞函數(shù)。0.625V的滿量程電壓意味著被浪費(fèi)掉的碼更少，因?yàn)檗D(zhuǎn)換結(jié)果比2.5V滿量程時(shí)擴(kuò)大了4倍， 而接下來(lái)它又被除以4而同比縮小(2次右移位)。下面將討論確定右移位數(shù)以及與之相關(guān)聯(lián)的滿量程電壓的根據(jù)。這里只使用2次右移位來(lái)比較有右移位與無(wú)右移位的差別。所采用的器件設(shè)置以及與每一個(gè)傳遞函數(shù)相關(guān)的計(jì)算列于相應(yīng)的傳遞函數(shù)下面。

圖2. 無(wú)右移(B)與右移(C)的比較

圖2中，三條曲線以相同的y軸坐標(biāo)并排排列。這樣，對(duì)于輸入信號(hào)上的某個(gè)特定點(diǎn)(圖A)，通過(guò)一條通過(guò)該點(diǎn)及各傳遞函數(shù)的水平直線，可粗略地估計(jì)出數(shù)字輸出。再回到本例的0到0.5V輸入信號(hào)，0.5V輸入由一條穿過(guò)三條曲線的水平粗線標(biāo)出，比較圖B與C即可看出右移位的好處。當(dāng)ADC的輸入范圍遠(yuǎn)大于輸入信號(hào)范圍時(shí)，大量的量化臺(tái)階將被浪費(fèi)掉(見(jiàn)圖 B)。8192個(gè)數(shù)值中只使用了1638個(gè)；圖B中剩余的80%碼字被浪費(fèi)掉。與之相對(duì)比，圖C則顯示，通過(guò)在內(nèi)部校準(zhǔn)到一個(gè)較小的滿量程電壓，再使用右移位之后，精密度提高了?，F(xiàn)在可用8192個(gè)數(shù)字碼中的6554個(gè)碼來(lái)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行量化。而且，在右移位之后，所需的LSB仍保持不變。右移位操作對(duì)用戶透明。通過(guò)觀察這兩條曲線上的輸出近似為同一數(shù)值即可驗(yàn)證這一點(diǎn)。

確定需要的右移位數(shù)

某一應(yīng)用可以使用的右移位數(shù)取決于滿量程電壓(內(nèi)部校準(zhǔn))，以及給定輸入信號(hào)所用到的數(shù)字編碼百分比。如果已知輸入信號(hào)的最大電壓(以及滿量程電壓)，則可計(jì)算出理想的數(shù)字輸出碼。否則，將要求在進(jìn)行工程估值以確定數(shù)字輸出范圍時(shí)采用一種所謂的“傳遞”方法，并由此而得出理想的右移位數(shù)。以下對(duì)這種“傳遞”法加以詳細(xì)說(shuō)明。

將右移位數(shù)設(shè)為0。

執(zhí)行內(nèi)部校準(zhǔn)以獲得所需的LSB ，這將確定起始滿量程電壓。(這個(gè)過(guò)程將在這篇應(yīng)用筆記的后面討論。)

施加最小及最大輸入信號(hào)并讀取相應(yīng)的數(shù)字輸出以確定所使用的范圍。

確定所使用的ADC動(dòng)態(tài)范圍百分比。如果讀數(shù)超出7FFFh ，則不能使用右移位(0右移位)。如果讀數(shù)小于7FFFh ，則至少可使用1 次右移位。如果讀數(shù)小于3FFFh， 則可使用2次右移位，依此類推。表1中總結(jié)了這些數(shù)據(jù)。

為補(bǔ)償右移位所引入的除數(shù)，必須在模擬域中增加增益以保持所需的LSB量值不變?？赏ㄟ^(guò)使用下述公式計(jì)算新的滿量程電壓來(lái)增加增益：
新的滿量程電壓=原來(lái)的滿量程電壓 / 2右移位數(shù)

所以，如果步驟2的內(nèi)部校準(zhǔn)得到2.0V的滿量程電壓，并且數(shù)字讀數(shù)大于1FFFh但絕不超過(guò)3FFFh，此時(shí)2個(gè)右移位是比較理想的選擇。對(duì)于此例，新的滿量程電壓為2.0V/22 = 0.5V。

內(nèi)部校準(zhǔn)該通道為新的滿量程電壓。

將右移位數(shù)設(shè)置為新值。

一旦估算出理想右移位數(shù)及針對(duì)特定應(yīng)用的滿量程電壓，則只需用步驟1、6及7進(jìn)行校準(zhǔn)。

內(nèi)部校準(zhǔn)和右移位寄存器

DS1863/DS1865器件內(nèi)負(fù)責(zé)保存各模擬通道內(nèi)部校準(zhǔn)及右移位參數(shù)的寄存器列于表2。同時(shí)列出了每個(gè)MON通道以及VCC通道設(shè)置的寄存器地址。VCC通道不在本應(yīng)用筆記討論之列，但為完整性起見(jiàn)將其一并列于表中。量化結(jié)果的存放地址也列于表中，以表明其相對(duì)位置。請(qǐng)注意，增益、偏移及右移位寄存器位于存儲(chǔ)表02h中(請(qǐng)不要將其與本應(yīng)用筆記中的表2混淆)。存儲(chǔ)表02h的選擇是通過(guò)將02h寫(xiě)入位于存儲(chǔ)器低半?yún)^(qū)，寄存器7Fh中的表選擇字節(jié)來(lái)完成。

增益寄存器

增益寄存器為一個(gè)2字節(jié)值，它通過(guò)調(diào)整輸入開(kāi)關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)來(lái)確定某一特定被監(jiān)視通道的增益/衰減量。這個(gè)增益寄存器使得用戶能將滿量程電壓校準(zhǔn)為介于~250mV至6.5536V之間的任何期望值。由于工藝處理的差異和終端應(yīng)用中的不同需求，這個(gè)寄存器必須被校準(zhǔn)。此校準(zhǔn)步驟以及確定要寫(xiě)入增益寄存器的值的步驟列于如何實(shí)現(xiàn)內(nèi)部校準(zhǔn)部分。

注意：當(dāng)校準(zhǔn)DS1863/DS1865時(shí)，了解偏移量和右移位寄存器的值是非常重要的。否則，如果這些值非0并且未補(bǔ)償?shù)脑挘骷⒉粫?huì)被校準(zhǔn)成需要的結(jié)果。

偏移寄存器

偏移寄存器是一個(gè)2字節(jié)值，它確定對(duì)每一被監(jiān)視輸入信號(hào)所施加的數(shù)字偏移量。DS1863/DS1865的偏移是轉(zhuǎn)換值的簡(jiǎn)單數(shù)字增加或減少。因此在增益被校準(zhǔn)成所需值后(且在右移位以前)，可通過(guò)可編程偏移抵消任何失調(diào)誤差或轉(zhuǎn)移動(dòng)態(tài)范圍。
偏移校準(zhǔn)可通過(guò)先確定應(yīng)從轉(zhuǎn)換值中增加或減去多少個(gè)數(shù)來(lái)計(jì)算。典型的一種做法是先施加零輸入(如關(guān)掉激光源)，然后再讀出轉(zhuǎn)換值，而這正是您應(yīng)從所有轉(zhuǎn)換值中減去的值。

可通過(guò)在式1中代入所需的偏移數(shù)來(lái)計(jì)算需要寫(xiě)入到偏移寄存器的值：

例1：如果輸入電壓的參考不是地而是某一基準(zhǔn)，那么要將這個(gè)基準(zhǔn)從測(cè)量結(jié)果中減掉。假設(shè)將該基準(zhǔn)加到MON輸入上，得到的讀數(shù)是200 (C8h)。你可以使用偏移寄存器從模數(shù)轉(zhuǎn)換器中減去200 (C8h)來(lái)將其清零。利用下式來(lái)確定寫(xiě)入寄存器的值：

請(qǐng)記住，在此情況下將執(zhí)行減法運(yùn)算，這樣滿量程數(shù)FFF8h也將減少C8h ，新的滿量程數(shù)為FF30h。

例2：假設(shè)你想在讀數(shù)中增加200個(gè)計(jì)數(shù)。這個(gè)結(jié)果在下列的等式中：

為計(jì)算新的滿量程數(shù)，您或許會(huì)嘗試將FFF8h加上C8h。 但FFF8h已是最大可能讀數(shù)，因此滿量程數(shù)仍將保持為FFF8h。較低的數(shù)將不再是00h，而是C8h，因?yàn)橐褜⑦@個(gè)偏移加到所有的讀數(shù)上。

例3：計(jì)算0偏移時(shí)的偏移值：

這也是出廠默認(rèn)的偏移寄存器設(shè)置。

右移位寄存器

右移位寄存器位于表02h，寄存器8Eh-8Fh。由于MON1到MON4可執(zhí)行多達(dá)7次右移位，所以對(duì)于每一MON輸入均需使用3位。MON1和MON2的設(shè)置位于表02h，寄存器8Eh中，同時(shí)MON3和MON4的設(shè)置位于表02h，寄存器8Fh中。請(qǐng)參考數(shù)據(jù)資料(或上面的表1)中存儲(chǔ)器分布圖中的數(shù)位位置。EEPROM寄存器的出廠默認(rèn)值為00h，禁止右移位。

為了進(jìn)一步闡明右移位的結(jié)果，圖3給出了幾個(gè)右移后的MON量化值例子。

圖3. MON寄存器右移位的例子

這篇應(yīng)用筆記討論了二進(jìn)制搜索方法。算法的輸出是增益和偏移寄存器值，從而得到期望的傳遞函數(shù)即期望的LSB。

為使用這種算法，同時(shí)必須做兩件事情：將激光設(shè)置為兩種不同的強(qiáng)度，例如最小值和接近最大值(大約90%)；而且還必須能進(jìn)行多次重復(fù)。對(duì)于非光學(xué)應(yīng)用，必須按要求將兩種不同的電壓加于MON輸入。這篇應(yīng)用筆記提供的算法使用90%最大值，所以 “〉”比較是可行的。然而，當(dāng)使用滿量程一定百分比時(shí)，在做數(shù)值計(jì)算時(shí)也應(yīng)考慮相應(yīng)的數(shù)字量百分比。

偽碼示例

下面這段偽碼是用來(lái)確定增益的二進(jìn)制搜索法的一個(gè)實(shí)例。

現(xiàn)在，這個(gè)增益寄存器被設(shè)置并且轉(zhuǎn)換分辨率將與期望的LSB實(shí)現(xiàn)最佳匹配。下一步是校準(zhǔn)DS1863/DS1865的偏移。正確的增益值被寫(xiě)入增益寄存器，再次將零輸入加到這個(gè)引腳。讀取這部分(Meas1)的數(shù)字結(jié)果。在式1中將CNT1作為輸入可計(jì)算偏移。

偽碼的說(shuō)明

可通過(guò)將偏移及右移位寄存器設(shè)置成已知狀態(tài)例如0偏移及0右移位來(lái)開(kāi)始該偽碼算法。 盡管本例中將兩個(gè)寄存器均設(shè)置為0，但只要對(duì)它們進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，則亦可采用其他值。例如，如果以所編程偏移開(kāi)始，則FFF8h可能不再是被鉗位的滿量程數(shù)字值。(參見(jiàn)偏移校準(zhǔn)寄存器部分)除初始化寄存器外，該算法也可從計(jì)算幾個(gè)為所需LSB函數(shù)的重要常數(shù)開(kāi)始。

二進(jìn)制搜索增益值時(shí)首先將增益校準(zhǔn)寄存器設(shè)置成滿量程的一半，即8000h。然后再將90%最大輸入加至被校準(zhǔn)MON通道然后，讀取量化值。將此測(cè)量值稱為Meas2。接著再檢查Meas2看它是否被鉗位在FFF8h上(此時(shí)偏移及右移位均為0)。如果讀數(shù)被鉗位，則無(wú)法斷定轉(zhuǎn)換值恰好是FFF8h還是比這大許多(此時(shí)也被鉗位成FFF8h)。無(wú)論怎樣，增益設(shè)置都太高。在后續(xù)的二進(jìn)制搜索法中，將增益值減半并重復(fù)此操作直至找到非鉗位增益值為止。

一旦找到非鉗位的Meas2，即可通過(guò)施加零輸入并讀取其數(shù)字轉(zhuǎn)換值來(lái)繼續(xù)。該算法此轉(zhuǎn)換值即為Meas1。最后。計(jì)算Meas2 與Meas1的差值并使用在算法開(kāi)始時(shí)所算出的常數(shù)來(lái)與所需差值(CNT2 - CNT1)進(jìn)行比較。如果Meas2 - Meas1大于CNT2 - CNT1則將增益再減半。如果Meas2 - Meas1小于CNT2 - CNT1則在減半后再將其恢復(fù)到當(dāng)前增益值。重復(fù)此過(guò)程直至總共進(jìn)行16 次，即獲得一個(gè)代表所需增益(所需LSB)的16位值。

以下介紹另一種能使該增益校準(zhǔn)過(guò)程更加形象的方法。先從16 位增益校準(zhǔn)寄存器的MSB (b15)開(kāi)始，將該位設(shè)置為0 (同時(shí)也將其他各位初始化為0)； 再使MSB = 1，并加上模擬輸入，然后再讀取對(duì)應(yīng)的數(shù)字輸出，如果該讀數(shù)被鉗位，則表示增益太高，可將MSB寫(xiě)回至0，否則將其保留為1，因此現(xiàn)在即已知MSB。然后再轉(zhuǎn)向下一位(b14)也是先將b14設(shè)為1 (此時(shí)保留b15 為已確定值)，此時(shí)b13至b0仍為0。 如果增益仍太高。則可重復(fù)前述操作，即將b14設(shè)為0，否則保留為1。此過(guò)程一位接一位進(jìn)行，直至確定出全部16位為止，其結(jié)果仍是一個(gè)代表所需增益的16 位值。

在確定所需增益以后,即可計(jì)算新的偏移或?qū)⑵浔Ａ魹?0)。無(wú)偏移此校準(zhǔn)方法取決于所使用的偏移性質(zhì)。數(shù)據(jù)資料中對(duì)該算法的解釋是基于如下假設(shè)，即；用戶想要執(zhí)行負(fù)偏來(lái)清零數(shù)字讀數(shù)，以使零模擬輸入時(shí)產(chǎn)生全0輸出。這可簡(jiǎn)單地通過(guò)施加零模擬輸入并讀取相應(yīng)的轉(zhuǎn)換值來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果零輸入(例如激光關(guān)斷)產(chǎn)生例如(20h)的數(shù)字輸出，則可對(duì)偏移進(jìn)行編程以將20h從每一轉(zhuǎn)換值中減去。在本例中，則是先將20h 代入偏移公式中，然后再將計(jì)算結(jié)果編程至所需MON 通道的偏移校準(zhǔn)寄存器中來(lái)完成。

內(nèi)部的校準(zhǔn)和右移位實(shí)例

為演示本應(yīng)用筆記所提及的概念，我們采用了以下示例。

在此例中利用MON3來(lái)監(jiān)視Rx功率，當(dāng)施加-40dBm最小輸入時(shí)，在DS1859的MON3管腳上呈現(xiàn)出10mV的電壓，此時(shí)該輸入所需數(shù)字輸出為0000h。當(dāng)施加0dBm輸入時(shí)，MON3管腳上的電壓為300mV，此時(shí)所需數(shù)字輸出為2710h，這樣的選擇是為了滿足SFF-8472規(guī)定的LSB (Rx功率的LSB對(duì)應(yīng)于0.1μW)。

確定此例中的理想右移位數(shù)相對(duì)比較簡(jiǎn)單因?yàn)橐呀?jīng)給定所需的數(shù)字輸出范圍(0000h至2710h)。利用上面的表1，可得到理想右移位數(shù)為2?，F(xiàn)在請(qǐng)記住右移位數(shù)為2，要使2710h在經(jīng)過(guò)2次右移位后仍為最終輸出數(shù)字值，我們可推斷，此時(shí)300mV的輸入在右移位以前必須產(chǎn)生9C40h的轉(zhuǎn)換值，因此需要用內(nèi)部校準(zhǔn)來(lái)將300mV輸入的轉(zhuǎn)換值“抬高”至9C40h。在完成偏移的內(nèi)部校準(zhǔn)及編程以后，即可執(zhí)行2次右移位。該舉例被歸納于表3中。

在確定了輸入與輸出之間的關(guān)系后(如表3所示)，即可用數(shù)據(jù)資料中提供的內(nèi)部校準(zhǔn)。程序先從執(zhí)行幾步如下所示的預(yù)先計(jì)算開(kāi)始。請(qǐng)注意，這里并未采用數(shù)據(jù)資料校準(zhǔn)程序中所給出的90%， 因?yàn)榈诙?zhǔn)點(diǎn)(300mV = 9C40h)已經(jīng)小于滿量程值的90%。

根據(jù)表3進(jìn)行以下計(jì)算:

LSB = (0.300V – 0.010V) / (9C40h – 0000h) = 0.290V/40,000 = 7.25μV

最大讀數(shù) = LSB x 65535 = 7.25μV x 65535 = 0.475128V

CNT1 = 0.010/LSB = 1379.3 => 1379 (dec)

CNT2 = 0.300/LSB = 41379.31 => 41379 (dec)

當(dāng)采用兩個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，CNT1及CNT2為所期望(所需)的數(shù)字輸出內(nèi)部校準(zhǔn)程序?qū)⒎磸?fù)搜索與這兩個(gè)值所確定的斜率最接近的斜率。

校準(zhǔn)程序反復(fù)進(jìn)行16次以下過(guò)程，即先用二進(jìn)制來(lái)對(duì)該斜率進(jìn)行編程然后再檢查其是否與所需的斜率相等。在此例中是采用內(nèi)部校準(zhǔn)程序以及表4中所列全部16次重復(fù)輸入與輸出來(lái)對(duì)DS1863/DS1865進(jìn)行校準(zhǔn)。

表4中的第一欄“重復(fù)”等于程序中的n。“增益結(jié)果”欄為每次重復(fù)時(shí)被編程進(jìn)“增益校準(zhǔn)”寄存器(即器件表02h中的字節(jié)98至99h)中的值。Meas1及Meas2欄則分別為施加300mV及10mV輸入時(shí)器件上的讀數(shù)；最后，對(duì)于Meas2不被鉗位的重復(fù)，將Meas2 - Meas1與CNT2 - CNT1進(jìn)行比較，如果Meas2 - Meas1大于CNT2 - CNT1，則表示“增益結(jié)果”太大，對(duì)應(yīng)于此次重復(fù)的增益校準(zhǔn)位為0。而這隨后又確定后續(xù)重復(fù)中的“增益結(jié)果”。當(dāng)完成全部16 次重復(fù)后，即得到增益校準(zhǔn)值，如表3所示，此例中所使用器件的增益校準(zhǔn)值為5038h。

從表3我們可看到最小的差值在第三重復(fù)出現(xiàn)(Meas2 - Meas1和CNT2 - CNT1同時(shí)為40000)。用戶可以在算法中加一個(gè)變量來(lái)檢查最小差值出現(xiàn)的位置，然后用這個(gè)重復(fù)產(chǎn)生的“增益結(jié)果”作為增益校準(zhǔn)寄存器的值，替代最終的值。

對(duì)于已被編程成新增益校準(zhǔn)值的器件，可通過(guò)施加10mV (即我們希望其輸出讀數(shù)為0000h的電壓)并讀取其數(shù)字輸出結(jié)果來(lái)確定其偏移校準(zhǔn)。此例中所使用的器件在輸入為10mV時(shí)輸出為0558h。利用偏移公式，可將偏移校準(zhǔn)計(jì)算如下：

MON3失調(diào) = -(-0558h/4) = 0156h

最后，再按下式來(lái)計(jì)算新鉗位值：

新鉗位值(預(yù)右移) = FFF8h - 0558h = FAA0h

完成內(nèi)部校準(zhǔn)后，即可通過(guò)將20h寫(xiě)入表01h中的8Fh來(lái)執(zhí)行2次右移位。

結(jié)論

DS1863/DS1865的內(nèi)部校準(zhǔn)及右移位特性，可為用戶提供最大的靈活性并使其適用于各種應(yīng)用。本應(yīng)用筆記提供了DS1863/DS1865數(shù)據(jù)資料中未給出的附加信息，例如為什么內(nèi)部校準(zhǔn)及右移位具有優(yōu)勢(shì)以及如何來(lái)實(shí)現(xiàn)等。同時(shí)還給出了一個(gè)與理論相聯(lián)系的運(yùn)用傳遞方法的實(shí)例，并提供了DS1863/DS1865內(nèi)部校準(zhǔn)過(guò)程中實(shí)際得到的讀數(shù)。