理解ADC誤差對(duì)系統(tǒng)性能的影響（二）

溫漂

溫漂是規(guī)格書(shū)中最容易被忽視的一項(xiàng)指標(biāo)。下面的舉例可以說(shuō)明溫度漂移是如何影響ADC性能的（圖7）。對(duì)于一個(gè)12位轉(zhuǎn)換器，要在整個(gè)擴(kuò)展級(jí)溫度范圍（-40°C至+85°C）內(nèi)保持精度，最大允許的溫漂為4ppm/°C。不幸的是，沒(méi)有任何一個(gè)ADC包含有這樣高性能的片內(nèi)基準(zhǔn)。如果我們放松要求，將溫度范圍限制于10°C以?xún)?nèi)，那么12位ADC的參考電壓最多允許25ppm/°C的溫度漂移，這對(duì)于片內(nèi)基準(zhǔn)來(lái)講仍然是相當(dāng)嚴(yán)格的要求。即便進(jìn)行多次樣機(jī)測(cè)試也不能發(fā)現(xiàn)這種誤差的嚴(yán)重性，因?yàn)樗捎玫脑ǔ６紒?lái)自于同一批次。這樣，測(cè)試結(jié)果不能反映規(guī)格書(shū)中的極端情況，這主要是由于制造工藝的變化而導(dǎo)致。

圖7. 電壓基準(zhǔn)溫漂要求和ADC分辨率的關(guān)系

對(duì)有些系統(tǒng)來(lái)講，參考電壓的精度不是一個(gè)大問(wèn)題，因?yàn)闇囟缺槐３钟诤愣?，避免了溫度漂移?wèn)題。還有一些系統(tǒng)采用一種比例測(cè)量方式，用同一個(gè)信號(hào)激勵(lì)傳感器和作為參考電壓，可以消除基準(zhǔn)引起的誤差（圖8）。因?yàn)榧?lì)源和基準(zhǔn)同時(shí)漂移，漂移誤差相互抵消。

圖8. 比例式ADC轉(zhuǎn)換

在其它系統(tǒng)中，采用補(bǔ)償手段消除基準(zhǔn)漂移通常也很有效。另外也有一些系統(tǒng)并不關(guān)注絕對(duì)精度，而注重于相對(duì)精度。這樣的系統(tǒng)允許基準(zhǔn)隨著時(shí)間緩慢漂移，同時(shí)又能夠提供期望的精度。

電壓噪聲

另外一個(gè)重要指標(biāo)是電壓噪聲。它通常規(guī)定為RMS值或峰–峰值。要估計(jì)它對(duì)于性能的影響，需要將RMS值轉(zhuǎn)換為峰–峰值。如果一個(gè)2.5V基準(zhǔn)在輸出端具有500μV的峰–峰電壓噪聲（或83μV RMS），該噪聲會(huì)帶來(lái)0.02%的誤差，或?qū)?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/系統(tǒng)性能">系統(tǒng)性能限制于僅12位，而且這還沒(méi)考慮任何其它的轉(zhuǎn)換器誤差。理想情況下，基準(zhǔn)的噪聲應(yīng)該遠(yuǎn)低于一個(gè)LSB ，這樣才不至于限制ADC的性能發(fā)揮。帶有片內(nèi)基準(zhǔn)的ADC通常都不規(guī)定電壓噪聲，這樣就將確定誤差的任務(wù)留給了用戶(hù)。如果你的設(shè)計(jì)沒(méi)有達(dá)到預(yù)期性能，而你又正在使用內(nèi)置基準(zhǔn)，可嘗試采用一個(gè)高性能的外部基準(zhǔn)，這樣你就可以確定造成性能下降的真正元兇是否是內(nèi)部基準(zhǔn)。

負(fù)載調(diào)整

最后一項(xiàng)指標(biāo)是基準(zhǔn)的負(fù)載調(diào)整。用于ADC的電壓基準(zhǔn)通常具有足夠的電流可用于驅(qū)動(dòng)其它器件，因此有時(shí)也被其它IC使用。其它元件的吸取電流會(huì)影響到電壓基準(zhǔn)，也就是說(shuō)隨著吸取電流的增大，參考電壓會(huì)跌落。如果使用基準(zhǔn)的器件被間歇性地打開(kāi)和關(guān)閉，將會(huì)導(dǎo)致參考電壓隨之上升或下降。如果一個(gè)2.5V基準(zhǔn)的負(fù)載調(diào)整率指標(biāo)為0.55μV/μA，那就意味著當(dāng)有另外一個(gè)器件吸取800μA電流時(shí)，參考電壓將會(huì)改變多達(dá)440μV，這將帶來(lái)0.0176%的誤差（440μV/2.5V），或占去現(xiàn)有誤差余量的幾乎20%。

其它溫度效應(yīng)

接下來(lái)繼續(xù)討論溫度相關(guān)的問(wèn)題，另外還有兩項(xiàng)指標(biāo)通常很少有人關(guān)注，那就是失調(diào)漂移和增益漂移。這兩項(xiàng)指標(biāo)一般只給出典型數(shù)值，用戶(hù)只能自己判斷它是否足以滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。失調(diào)和增益的漂移可采用多種不同方法加以補(bǔ)償。一個(gè)辦法是仔細(xì)測(cè)出失調(diào)和增益漂移的完整數(shù)據(jù)，并在存儲(chǔ)器中建立一個(gè)表格，然后隨著溫度的變化調(diào)節(jié)測(cè)量值。然而，這是一項(xiàng)繁重的任務(wù)，因?yàn)槊總€(gè)ADC必須單獨(dú)補(bǔ)償，而且補(bǔ)償工序非常費(fèi)時(shí)。第二個(gè)辦法是只在溫度發(fā)生顯著變化時(shí)才執(zhí)行校準(zhǔn)。