《電子技術(shù)應(yīng)用》
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最佳的解決方案帶來(lái)高精度

2011-02-22
作者:Bonnie Baker,德州儀器 (TI) 高級(jí)工程師

    我們還沒(méi)有完成PGA-SAR 系統(tǒng)和△-∑ 轉(zhuǎn)換器之間的比較,。在我最后一篇文章(《ADC 吞吐時(shí)間:SAR轉(zhuǎn)換器與△-∑ 轉(zhuǎn)換器的比較》)中,,我們比較了這兩種系統(tǒng)的吞吐時(shí)間,。文中,我們得出了這樣的結(jié)論:PGA-SAR 系統(tǒng)和我們所研究△-∑轉(zhuǎn)換器的吞吐時(shí)間非常接近,;70 ksps和24 ksps 在內(nèi)。您在電子郵件中稱這種差異如此微小,,小到?jīng)]有任何差別,。什么是最好的系統(tǒng)?這種評(píng)估,,看起來(lái)像是旗鼓相當(dāng),但在精確度方面呢,?

    您會(huì)在系統(tǒng)是否可以(平均而言)產(chǎn)生正確的輸出值方面想到精確度,。您可以利用DC規(guī)范(例如:補(bǔ)償、增益和線性等)來(lái)最為貼切地對(duì)精確度進(jìn)行描述,。在這種評(píng)估中,您應(yīng)該使用系統(tǒng)設(shè)備的最小和/或最大規(guī)范值,。

    您可以使用下列公式計(jì)算PGA-SAR 的參考輸入(RTI) 偏移誤差:

SYSTEMOFFSET-ERROR = PGAOFFSET-ERROR + (OPAOFFSET-ERROR + ADCOFFSET-ERROR)/ GAINPGA

    您也可以用類似的方法,,計(jì)算系統(tǒng)的RTI 增益誤差和線性誤差,。

    一般而言,您可以利用和的方根(RSS) 計(jì)算方法,,將不相關(guān)的DC 誤差、偏置增益,、偏移量和線性組合在一起。注意,,您應(yīng)該把這些誤差歸因?yàn)橄到y(tǒng)輸入。利用下列公式,,您可以組合DC 誤差來(lái)確定系統(tǒng)的總不可調(diào)誤差(TUE):

TUESYSTEM = (SYSTEMOFFSET-ERROR2 + SYSTEMGAIN-ERROR 2 + SYSTEMLINEARITY-ERROR2)

    總之,,隨著增益的增加,SAR-ADC 的精確度即TUE 變得糟糕,。其意義可能并非立刻顯現(xiàn),但需記住有兩個(gè)因素在起作用,。增加PGA 增益,,讓系統(tǒng)輸入滿量程電壓范圍和我們的12 位系統(tǒng)的實(shí)際電壓LSB 大小降低,同時(shí)OPA 和ADC 的絕對(duì)電壓誤差減少,。不幸的是,PGA 偏置電壓誤差保持恒定,。

    讓我們把這種討論同△-∑轉(zhuǎn)換器的TUE特性進(jìn)行對(duì)比。您中的許多人在這次EDN 系列期間回復(fù)了電子郵件,,對(duì)我之前發(fā)表的《冒一次險(xiǎn),去掉那些比特吧,!》文章中所提問(wèn)題(PGA-SAR 和△-∑ 轉(zhuǎn)換器哪種最好,?)的答案進(jìn)行了回答。許多讀者都認(rèn)為△-∑轉(zhuǎn)換器在這次比較中獲勝,。

    正如所有其他ADC 一樣,,△-∑轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生偏置,、增益和線性DC誤差,。過(guò)程增益與△-∑轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬增益與PGA-SAR 電路運(yùn)用之間的關(guān)鍵區(qū)別是,,偏置誤差不乘以過(guò)程增益,。另一方面,增益和線性誤差與過(guò)程增益增加成反比例關(guān)系,。最終結(jié)果是TUE隨過(guò)程增益的增加而降低,。但是,F(xiàn)SR 百分比TUE保持恒定,。

    有時(shí),理論難講,,而事實(shí)更容易理解。為了更容易討論,表1 列舉了頂級(jí)PGA-SAR 系統(tǒng)對(duì)比先進(jìn)△-∑ 轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù),。

表1 將基線數(shù)據(jù)同PGA-SAR 系統(tǒng)和△-∑ 轉(zhuǎn)換器的TUE性能對(duì)比,。

    表1 中,,PGA-SAR 系統(tǒng)的器件為PGA116(可編程增益放大器),、OPA351(運(yùn)算放大器)和ADS7886(12 位ADC)?!?∑轉(zhuǎn)換器為ADS1158(24 位ADC)。

    在特定的精確度評(píng)估中,,我們發(fā)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)都沒(méi)有12 位精確度水平性能,但是PGA-SAR 組合一般較△-∑ 轉(zhuǎn)換器更加精確,。我對(duì)您們找到兩個(gè)具有相當(dāng)吞吐速率的系統(tǒng)(其中,,在其全部增益范圍內(nèi)PGA-SAR 系統(tǒng)的精確度一般低于△-∑ 轉(zhuǎn)換器)表示懷疑。逛逛TI E2ETM社區(qū),,您可以參加其他數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器討論:http://e2e.ti.com/cn/forums/default.aspx?GroupID=10,。

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