在數據轉換系統中校準增益誤差的方法

增益誤差問(wèn)題

培訓中經(jīng)常遇到的一個(gè)問(wèn)題是：數據轉換系統中，在什么樣的分辨率下使用分立電壓基準? 初學(xué)者通常建議10位至12位轉換器采用外部基準。聽(tīng)起來(lái)似乎正確，但問(wèn)題本身存在一定假象，正確的回答應當是分辨率與精度是兩個(gè)概念。一般意義上，大家很容易理解：高分辨率數據轉換器的精度高于低分辨率的數據轉換器。但這一答案并不完善，利用低分辨率轉換器的系統在配合使用精密的電壓基準、校準，或者二者兼用的情況下仍然可以獲得高精度。

影響數據轉換系統精度的因素有很多，其中最重要的是增益誤差。對于DAC，增益誤差定義為不考慮失調誤差時(shí)最大碼值處的實(shí)際結果與理想值的偏差，如圖1所示。ADC的定義類(lèi)似。



圖1. 增益和失調誤差

數字校準增益誤差

增益誤差是由模擬信號鏈路的非理想增益和電壓基準的誤差造成的。這個(gè)誤差可以通過(guò)數字化方式進(jìn)行校準。但是，數字校準要求系統使用高分辨率轉換器，這會(huì )增加系統成本。

以下示例解釋了這種數字校準方法。系統采用理想的DAC和非理想模擬輸出放大器建模(圖2)。簡(jiǎn)單起見(jiàn)，假設DAC分辨率只有4位。



圖2. 數字增益校準系統