如何分析模数转换器在实际应用中的误差？
在设计测量系统时，我们需要充分了解不同的误差源以及它们对整体精度的影响。误差分析使我们能够自信地选择组件并确保系统满足精度要求。本文TOPPOWER通过不同的例子深入讨论ADC系统误差分析。
信号链中的典型错误
图1显示了电阻电流传感应用的框图。
图1. 电阻电流传感应用的框图
图片由Analog Devices提供，尽管ADC是关键组件，但它只是测量系统中的一个误差源。可能还有其他几个组件，例如滤波器、放大器、ADC输入驱动器和电压基准，这些组件会给系统增加额外的误差。这些组件的非理想性表现为系统整体失调误差、增益误差或非线性的增加。根据应用和电路拓扑，特定组件的错误可能比其他组件更严重。
ADC增益误差取决于信号电平
在继续之前，我们需要强调增益误差和失调误差之间的一个重要区别：与失调误差不同，增益误差取决于信号电平。为了更好地理解这一点，请考虑下面描述的3位ADC的特性曲线（图2），其偏移误差为-1.5 LSB（有效位）。
图2. 具有-1.5 LSB偏移误差的3位ADC特性曲线示例
图片由Microchip提供，请注意，偏移误差会使整个传递函数移动相同的值。换句话说，无论输入信号电平如何，它都会引入相同的误差值。然而，增益误差的情况并非如此。下图3显示了增益误差为+1.5 LSB的3位ADC。
图3. 具有+1.5 LSB增益误差的3位ADC绘图示例
图片由Microchip提供，对于输入范围上端（约1.4V）的输入信号，增益误差为+1.5 LSB；然而，在输入范围的下端，误差为零。对于范围中点的输入，增益误差约为+0.75 LSB。因此，增益误差与输入信号成比例。这意味着，如果在特定应用中输入电平始终小于满量程值，则有效增益误差只是额定值的一部分。
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