汽車電子設(shè)計中的Worst Case理論計算及應(yīng)用實例

　　根據(jù)S12ZVM數(shù)據(jù)手冊(見參考文獻^[1])，VDDX/VDDA的誤差為0.15 / 5 = +/-3%;分壓網(wǎng)絡(luò)的誤差為+/-5%。

　　需要說明的是，這里分壓網(wǎng)絡(luò)的5%的誤差來自理論上的最壞可能(即邊界電壓)。如果我們選取一定數(shù)量的芯片樣本，統(tǒng)計其分壓比，會發(fā)現(xiàn)在正常工作電壓范圍(如9～18V)內(nèi)，分壓比會集中在典型值2%附近。由于本文討論的主題為worst case，所以這里還是取最大值5%作計算，此時總誤差為5% + 3% = 8%。下面我們將從參考電壓和分壓網(wǎng)絡(luò)兩個方向來減小測量誤差。

　　3.3 利用Bandgap減小參考電壓的誤差

　　S12ZVM集成了內(nèi)部參考電壓源Bandgap，由數(shù)據(jù)手冊(見參考文獻^[1])可知，Bandgap在全溫度范圍內(nèi)輸出電壓范圍是(1.14V～1.28V)。對單顆芯片而言，Bandgap的誤差包括對輸入電壓的誤差(+/-5mV)以及對環(huán)境溫度的誤差(+/-20mV)，所以其總誤差最大為(5mV + 20mV) / 1.14V = 2.2%。

　　工廠對每一顆S12ZVM的Bandgap都作了測量，參考電壓是準(zhǔn)確的+5V，其結(jié)果保存在S12ZVM的內(nèi)部Flash中，即：

　　最后根據(jù)換算出的參考電壓和分壓的比例，就可以計算當(dāng)前的系統(tǒng)電壓即蓄電池電壓，即：

　　這里對系統(tǒng)電壓測量的總誤差為Bandgap的誤差加上分壓網(wǎng)絡(luò)的電壓誤差，即2.2% + 5% = 7.2%。

　　3.4 產(chǎn)線上的持續(xù)改進

　　在成本允許的情況下，圖3描述了持續(xù)改進的方法。

　　圖3在圖2的基礎(chǔ)上增加了分壓電路(R3和R4)，以避開S12ZVM內(nèi)部分壓電路帶來的誤差。這時系統(tǒng)電壓的總測量誤差為外部分壓電路的誤差加上Bandgap的誤差，參考圖1和圖2，總誤差為1% + 1% + 2.2% = 4.2%。

　　值得一提的是，如果我們在生產(chǎn)測試環(huán)節(jié)給系統(tǒng)提供精確的+12V，并測量電路板上R3與R4之間的電壓，就可以得到更為精確的分壓比，從而把分壓電路的誤差從2%降至更低。

　　4 內(nèi)部參考時鐘的頻率精度及校準(zhǔn)

　　在很多應(yīng)用中，單片機會以內(nèi)部參考時鐘作為時鐘基準(zhǔn)。內(nèi)部參考時鐘的精度一般受三個因素的影響：制造工藝(即個體差異)、溫度以及電壓。其中個體差異帶來的偏差較大(有時可能在+/-20%之間);環(huán)境溫度(-40～+125℃)對內(nèi)部參考時鐘的影響一般不大于2%;通常在汽車應(yīng)用中，溫度對電源的影響較小，所以由溫度引起的電源波動繼而對內(nèi)部參考時鐘的影響可以忽略不計。

　　在LIN總線的應(yīng)用中，LIN對結(jié)點時鐘精度的要求是主機(對標(biāo)稱值的偏差)在+/-0.5%以內(nèi)，從機在+/-1.5%以內(nèi)^[4]。所以在一些基于電機控制的應(yīng)用中，如汽車天窗、油泵等，為保證霍爾信號測量的精度，以及LIN總線的通信時鐘精度，我們需要對內(nèi)部時鐘作校準(zhǔn)(即trim)。