前言
在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,模數(shù)轉(zhuǎn)換器是其中至關(guān)重要的環(huán)節(jié),模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度以及系統(tǒng)的成本直接影響到系統(tǒng)的實(shí)用性,因此,如何提高模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度和降低系統(tǒng)的成本是衡量系統(tǒng)是否具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的標(biāo)準(zhǔn)。
一般來說,想提高模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度,勢(shì)必會(huì)引起成本的增加,這就要求我們按照具體的精度要求合理的設(shè)計(jì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器,來達(dá)到具體的要求和降低系統(tǒng)的成本。在精度要求不是很高的場合,我們經(jīng)常利用嵌入微控制器片內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換,以此來降低系統(tǒng)的成本,但由此又產(chǎn)生了另外的問題,嵌入式模數(shù)轉(zhuǎn)換器是否具有所要求的精度,若超出測(cè)量范圍如何與測(cè)量電路進(jìn)行接口,以及如何減小微控制器的電磁干擾提高嵌入式模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度問題。這都要求我們采取不同的措施來提高嵌入式模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度。
1 精度與分辨率
ADC的精度和分辨率是兩個(gè)不同的概念。精度是指轉(zhuǎn)換器實(shí)際值與理論值之間的偏差;分辨率是指轉(zhuǎn)換器所能分辨的模擬信號(hào)的最小變化值。ADC 分辨率的高低取決于位數(shù)的多少。一般來講,分辨率越高,精度也越高,但是影響轉(zhuǎn)換器精度的因素很多,分辨率高的ADC,并不一定具有較高的精度。精度是偏移誤差、增益誤差、積分線性誤差、微分線性誤差、溫度漂移等綜合因素引起的總誤差。因量化誤差是模擬輸入量在量化取整過程中引起的,因此,分辨率直接影響量化誤差的大小,量化誤差是一種原理性誤差,只與分辨率有關(guān),與信號(hào)的幅度,采樣速率無關(guān),它只能減小而無法完全消除,只能使其控制在一定的范圍之內(nèi),一般在±1/2LSB范圍內(nèi)。
1.1 偏移誤差
偏移誤差是指實(shí)際模數(shù)轉(zhuǎn)換曲線中數(shù)字0的代碼中點(diǎn)與理想轉(zhuǎn)換曲線中數(shù)字0的代碼中點(diǎn)的最大差值電壓。這一差值電壓稱作偏移電壓,一般以滿量程電壓值的百分?jǐn)?shù)表示。在一定溫度下,多數(shù)轉(zhuǎn)換器可以通過對(duì)外部電路的調(diào)整,使偏移誤差減小到接近于零,但當(dāng)溫度變化時(shí),偏移電壓又將出現(xiàn),這主要是由于輸入失調(diào)電壓及溫漂造成的。一般來說,溫度變化較大時(shí),要補(bǔ)償這一誤差是很困難的。
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