4 直流誤差計算

為了確保系統(tǒng)符合增益誤差規(guī)格，首先將增益誤差表征為可用值。因為增益誤差對信號鏈的影響與動態(tài)誤差和噪聲誤差不同。例如，當電壓基準為 ADC 提供基準時，電壓基準的直流誤差會與 ADC 的增益誤差相結合。測量信號時，這意味著增益誤差會與 ADC 內(nèi)的模擬信號成比例變化，如圖 4-1 中所示。增益誤差顯示為最終 ADC 轉換不準確，但它可以通過校準盡可能減少。最大增益誤差更接近 ADC 的正或負滿標度值。

圖 4-1 帶增益誤差的 ADC 輸入到輸出

表征集成基準電壓的信號鏈誤差時會存在一個問題，即內(nèi)部基準電壓通常不會像外部基準電壓那樣全面而深入地表征，而且往往缺乏最差值上限。因此，很難計算出系統(tǒng)的最壞情況增益誤差。使用外部基準電壓可解決這一難題。了解極值主要是因為并非每個系統(tǒng)都有相同的校準級別。如果信號鏈只在 25°C 時進行了增益誤差校準，增益誤差會在 25°C 時減少。如果同一個系統(tǒng)經(jīng)歷了任何環(huán)境變化，那么增益誤差會發(fā)生變化并且無法解釋，這可能會使敏感系統(tǒng)超出公差范圍。在許多應用中，內(nèi)部電壓基準是足夠的，但在其他應用中，內(nèi)部電壓基準不存在。

圖 4-2 ADC 增益誤差

可通過兩種方法來計算系統(tǒng)誤差：一種是最壞情況法，另一種則是和的平方根 (RSS)法。誤差計算之間的主要區(qū)別在于如何組合一個系統(tǒng)的各個誤差。在更壞的情況下，所有誤差都是每個規(guī)格的最大極值的加和，從而產(chǎn)生一個包含每個器件變化的誤差值。最壞情況下的誤差計算為所有誤差的相加值，如方程式 1 中所示，它涵蓋了所有測試條件和限值。最壞情況法的替代方法是基于統(tǒng)計公差分析的 RSS 法，如方程式 2 中所示，當所有術語都不相關時這種方法適用。在現(xiàn)實世界中，誤差介于最壞情況和 RSS 方法結果之間，但更接近 RSS 結果。

方程式 1.

方程式 2.

基準電壓的總增益誤差是所有誤差（如初始精度、溫度系數(shù)等）的總和。若要計算總誤差，所有誤差必須采用通用單位，如 ppm（百萬分之一）?？赏ㄟ^校準進一步減小基準電壓總增益誤差，因為校準能夠消除靜態(tài)誤差，比如表 4-1 中所示的初始精度和溫漂。本例中省略了焊接漂移、長期漂移、負載調(diào)節(jié)、線路調(diào)節(jié)等誤差，但可以將這些誤差一并加入，從而計算出 VREF 總誤差的更準確值。未提及的其他誤差可在表 2-1 中找到。表 4-1 所示為如何使用 RSS 法合并所有這些誤差。

在表 4-1 中，您可以看出不同條件下總增益誤差的比較以及校準的重要性。通過使用方程式 3 和已知的 ADC 分辨率，可以計算出受信號鏈增益誤差影響的 LSB。

方程式 3.