汽車(chē)電子設計中的Worst Case理論計算及應用實(shí)例

　　根據S12ZVM數據手冊(見(jiàn)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(shuō)明的是，這里分壓網(wǎng)絡(luò )的5%的誤差來(lái)自理論上的最壞可能(即邊界電壓)。如果我們選取一定數量的芯片樣本，統計其分壓比，會(huì )發(fā)現在正常工作電壓范圍(如9～18V)內，分壓比會(huì )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(shí)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(gè)方向來(lái)減小測量誤差。

　　3.3 利用Bandgap減小參考電壓的誤差

　　S12ZVM集成了內部參考電壓源Bandgap，由數據手冊(見(jiàn)參考文獻^[1])可知，Bandgap在全溫度范圍內輸出電壓范圍是(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(chǎng)對每一顆S12ZVM的Bandgap都作了測量，參考電壓是準確的+5V，其結果保存在S12ZVM的內部Flash中，即：

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

　　這里對系統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(xiàn)上的持續改進(jìn)

　　在成本允許的情況下，圖3描述了持續改進(jìn)的方法。

　　圖3在圖2的基礎上增加了分壓電路(R3和R4)，以避開(kāi)S12ZVM內部分壓電路帶來(lái)的誤差。這時(shí)系統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)節給系統提供精確的+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 內部參考時(shí)鐘的頻率精度及校準

　　在很多應用中，單片機會(huì )以?xún)炔繀⒖紩r(shí)鐘作為時(shí)鐘基準。內部參考時(shí)鐘的精度一般受三個(gè)因素的影響：制造工藝(即個(gè)體差異)、溫度以及電壓。其中個(gè)體差異帶來(lái)的偏差較大(有時(shí)可能在+/-20%之間);環(huán)境溫度(-40～+125℃)對內部參考時(shí)鐘的影響一般不大于2%;通常在汽車(chē)應用中，溫度對電源的影響較小，所以由溫度引起的電源波動(dòng)繼而對內部參考時(shí)鐘的影響可以忽略不計。

　　在LIN總線(xiàn)的應用中，LIN對結點(diǎn)時(shí)鐘精度的要求是主機(對標稱(chēng)值的偏差)在+/-0.5%以?xún)?，從機在+/-1.5%以?xún)?sup>[4]。所以在一些基于電機控制的應用中，如汽車(chē)天窗、油泵等，為保證霍爾信號測量的精度，以及LIN總線(xiàn)的通信時(shí)鐘精度，我們需要對內部時(shí)鐘作校準(即trim)。