ZHCAAE5B November 2019 – January 2024 LM4040-N , LM4050-N , LM4120 , LM4128 , LM4128-Q1 , LM4132 , LM4132-Q1 , REF102 , REF1925 , REF1930 , REF1933 , REF1941 , REF20-Q1 , REF200 , REF2025 , REF2030 , REF2033 , REF2041 , REF2125 , REF2912 , REF2920 , REF2925 , REF2930 , REF2933 , REF2940 , REF30 , REF3033-Q1 , REF31-Q1 , REF3112 , REF3120 , REF3125 , REF3130 , REF3133 , REF3140 , REF3212 , REF3212-EP , REF3220 , REF3220-EP , REF3225 , REF3225-EP , REF3230 , REF3230-EP , REF3233 , REF3240 , REF3312 , REF3318 , REF3320 , REF3325 , REF3330 , REF3333 , REF34-Q1 , REF3425 , REF3425-EP , REF3430 , REF3430-EP , REF3433 , REF3433-EP , REF3440 , REF3440-EP , REF3450 , REF35 , REF4132 , REF4132-Q1 , REF50 , REF5020-EP , REF5020A-Q1 , REF5025-EP , REF5025-HT , REF5025A-Q1 , REF5030A-Q1 , REF5040-EP , REF5040A-Q1 , REF5045A-Q1 , REF5050-EP , REF5050A-Q1 , REF50E , REF54 , REF6125 , REF6133 , REF6141 , REF6145 , REF6150 , REF6225 , REF6230 , REF6233 , REF6241 , REF6245 , REF6250 , REF70 , TL431LI , TL432LI , TLV431
5 校準(zhǔn)
許多信號鏈應(yīng)用通常都需要校準(zhǔn)系統(tǒng)，用以消除增益和偏移誤差。校準(zhǔn)可以消除電壓基準(zhǔn)直流誤差，從而減小增益誤差，但誤差減小量取決于校準(zhǔn)方法。我們可以將校準(zhǔn)分為兩大類：單點(diǎn)校準(zhǔn)和多點(diǎn)校準(zhǔn)，請參閱表 5-1。
| 單點(diǎn)校準(zhǔn) | 多點(diǎn)校準(zhǔn) | |
|---|---|---|
| 初始精度 | X | X |
| 焊接漂移 | X | X |
| 熱遲滯 | X | X |
| 溫漂 | X |
單點(diǎn)校準(zhǔn)是在一個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行的校準(zhǔn)。該溫度點(diǎn)通常為 25°C 或系統(tǒng)的典型工作溫度。這類校準(zhǔn)的優(yōu)勢是，它可以消除校準(zhǔn)后的電壓基準(zhǔn)直流誤差。這類校準(zhǔn)可通過多種方式完成：工廠校準(zhǔn)、啟動(dòng)校準(zhǔn)、運(yùn)行時(shí)校準(zhǔn)。工廠校準(zhǔn)在封裝測試現(xiàn)場進(jìn)行。在封裝測試現(xiàn)場，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的輸入或輸出可與非常精確的電壓標(biāo)準(zhǔn)相媲美。通過數(shù)值之間的差異，ADC 或微控制器能夠在內(nèi)部存儲值，并根據(jù)測量的差異調(diào)整輸出。這種校準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行高精度測量，并且信號鏈系統(tǒng)無需內(nèi)置自檢。缺點(diǎn)是不能在工作現(xiàn)場進(jìn)行校準(zhǔn)，不能考慮老化引起的任何漂移，不能預(yù)測系統(tǒng)的工作溫度條件。啟動(dòng)校準(zhǔn)和運(yùn)行時(shí)校準(zhǔn)是有益的單點(diǎn)校準(zhǔn)測試，因?yàn)檫@些測試可以消除工作現(xiàn)場的電壓基準(zhǔn)直流誤差。這意味著將考慮系統(tǒng)中溫度和老化的任何影響，但由于缺乏精確的電壓標(biāo)準(zhǔn)，此校準(zhǔn)的精度可能與工廠校準(zhǔn)的精度不匹配。包括用于啟動(dòng)校準(zhǔn)或運(yùn)行時(shí)校準(zhǔn)的內(nèi)置自檢可能需要額外的元件，這會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。
單點(diǎn)校準(zhǔn)的一個(gè)主要缺點(diǎn)是，它僅在單個(gè)溫度點(diǎn)有效，顯著的溫度變化將導(dǎo)致電壓基準(zhǔn)產(chǎn)生直流誤差，從而增加數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的增益誤差。多點(diǎn)校準(zhǔn)能夠解決這個(gè)問題，因?yàn)槟軌蛟诙鄠€(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行這類校準(zhǔn)。在圖 5-1 中，通過使用多點(diǎn)校準(zhǔn)和基于差異（可用于調(diào)整最終測量值）創(chuàng)建溫度曲線，我們可以看出溫漂誤差減少了多少。通常，增益誤差校準(zhǔn)與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的最終結(jié)果相乘。在此示例中，3 點(diǎn)校準(zhǔn)使溫漂誤差降低了 3 倍，6 點(diǎn)校準(zhǔn)使誤差降低了 10 倍以上。在此示例中，通過計(jì)算測量點(diǎn)之間的斜率，然后從未校準(zhǔn)值中減去該結(jié)果，創(chuàng)建了 3 點(diǎn)和 6 點(diǎn)校準(zhǔn)線的最終曲率。基于對系統(tǒng)誤差的了解，設(shè)計(jì)人員通過將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的結(jié)果乘以（未校準(zhǔn)的 VREF/校準(zhǔn)的 VREF）的比值來數(shù)字消除增益誤差。
溫度校準(zhǔn)在較小的溫度窗口中更有效，因此設(shè)計(jì)人員必須了解器件將經(jīng)歷的工作溫度。在圖 5-1 中，未校準(zhǔn)的波形是一個(gè)二階函數(shù)，但這可能因器件而異?？梢垣@得一階到高階的曲率。溫漂會因器件而異，這可能很難在具有相同配置文件的多個(gè)器件之間校準(zhǔn)出誤差，因此我們建議使用唯一的配置文件校準(zhǔn)每個(gè)電壓基準(zhǔn)。多點(diǎn)校準(zhǔn)的缺點(diǎn)是成本和校準(zhǔn)時(shí)間增加，而且并非所有的溫度曲線都易于校準(zhǔn)。為了避免多點(diǎn)校準(zhǔn)，最好選擇一個(gè)更精確、溫漂較低的電壓基準(zhǔn)。
圖 5-1 不同校準(zhǔn)配置文件的溫漂誤差在表 3-2 中，溫漂誤差被轉(zhuǎn)換成百分比誤差，這使得它很容易與初始精度誤差相比較。請記住，此誤差是未校準(zhǔn)系統(tǒng)在 25°C 時(shí)的最大偏差。大多數(shù)器件不會達(dá)到這么高的偏差。在低分辨率系統(tǒng)中，選擇具有超低溫漂規(guī)格的器件往往更為實(shí)用，因?yàn)闇囟刃?zhǔn)可能耗時(shí)且成本高昂。在高分辨率系統(tǒng)中，情況更加復(fù)雜，因?yàn)樾枰M可能減少溫漂才能更大限度地提高 ADC 性能。特別是，如果信號鏈有信號調(diào)節(jié)元件，這些元件會各自產(chǎn)生溫漂。