SoC中放大器和ADC的校準

　　在當今的混合信號系統世界里，許多應用都需要測量和處理大量的模擬信號，包括但不限于電壓、電流、溫度、壓力、加速度、pH值、流量和ECG等。相關(guān)應用領(lǐng)域包括可控環(huán)境下的實(shí)驗室和醫療設備，也包括運行在惡劣工作條件下的工業(yè)設備。需要測量的模擬信號范圍很大，包括ECG系統中的幾微伏電壓到發(fā)電站的數千伏電壓等。

　　無(wú)論是什么應用、環(huán)境或待測量的信號量，基本的信號采集系統都包含一個(gè)放大和調節信號的模擬前端以及將模擬信號轉換為數字值、然后由微處理器加以處理的模數轉換器 (ADC)。模擬前端可能是一個(gè)簡(jiǎn)單的放大器，也可能是包含多級放大器和濾波器的復雜系統。

　　基本信號調節電路的方框圖如下所示：　　

 

　　放大器增益

　　假定系統是理想狀態(tài)，那么ADC輸出由以下方程式表示：　　

 

　　這里，VIN為輸入電壓

　　A為放大器增益
　　VFS為ADC的范圍
　　N為ADC的分辨率

　　對于A(yíng)DC計數而言，微處理器根據以下方程式計算輸入電壓：　　

 

　　可惜的是，在現實(shí)世界中，沒(méi)有所謂“理想”的情況，系統必須應對引入系統并影響ADC輸出的誤差。最重要的誤差也就是我們本文將要討論的誤差——偏移誤差和增益誤差。

　　偏移誤差

　　圖2顯示了范圍介于+2.5V之間的8位ADC示意圖。X軸表示輸入電壓，Y軸表示ADC計數。藍線(xiàn)為理想的ADC輸出。紅線(xiàn)則為實(shí)際的ADC輸出。請注意，實(shí)際輸出與理想狀態(tài)不同，這種差異就叫作偏移誤差?！　?/p>