在設(shè)計(jì)測量系統(tǒng)時(shí)，我們需要充分了解不同的誤差源以及它們對整體精度的影響。誤差分析使我們能夠自信地選擇組件并確保系統(tǒng)滿足精度要求。

本文通過不同的例子深入討論ADC系統(tǒng)誤差分析。

信號鏈中的典型錯(cuò)誤

圖 1 顯示了電阻電流傳感應(yīng)用的框圖 。

電阻電流傳感應(yīng)用的框圖。

圖 1. 電阻電流傳感應(yīng)用的框圖。圖片由Analog Devices提供盡管 ADC 是關(guān)鍵組件，但它只是測量系統(tǒng)中的一個(gè)誤差源?？赡苓€有其他幾個(gè)組件，例如濾波器、放大器、ADC 輸入驅(qū)動器和電壓基準(zhǔn)，這些組件會給系統(tǒng)增加額外的誤差。這些組件的非理想性表現(xiàn)為系統(tǒng)整體失調(diào)誤差、增益誤差或非線性的增加。根據(jù)應(yīng)用和電路拓?fù)?，特定組件的錯(cuò)誤可能比其他組件更嚴(yán)重。

ADC 增益誤差取決于信號電平

在繼續(xù)之前，我們需要強(qiáng)調(diào)增益誤差和失調(diào)誤差之間的一個(gè)重要區(qū)別：與失調(diào)誤差不同，增益誤差取決于信號電平。為了更好地理解這一點(diǎn)，請考慮下面描述的 3 位 ADC 的特性曲線（圖 2），其偏移誤差為 -1.5 LSB（有效位）。

具有 -1.5 LSB 偏移誤差的 3 位 ADC 特性曲線示例。

圖 2. 具有 -1.5 LSB 偏移誤差的 3 位 ADC 特性曲線示例。圖片由Microchip提供請注意，偏移誤差會使整個(gè)傳遞函數(shù)移動相同的值。換句話說，無論輸入信號電平如何，它都會引入相同的誤差值。然而，增益誤差的情況并非如此。下圖 3 顯示了增益誤差為 +1.5 LSB 的 3 位 ADC。

具有 +1.5 LSB 增益誤差的 3 位 ADC 繪圖示例。

圖 3.具有 +1.5 LSB 增益誤差的 3 位 ADC 繪圖示例。圖片由Microchip提供對于輸入范圍上端（約 1.4 V）的輸入信號，增益誤差為 +1.5 LSB；然而，在輸入范圍的下端，誤差為零。對于范圍中點(diǎn)的輸入，增益誤差約為 +0.75 LSB。因此，增益誤差與輸入信號成比例。這意味著，如果在特定應(yīng)用中輸入電平始終小于滿量程值，則有效增益誤差只是額定值的一部分。