Подбор источника опорного напряжения (ИОН) для АЦП является не менее сложной задачей, чем выбор самого АЦП.
Выходное напряжение ИОН (VOUT) равно напряжению полной шкалы (VFSR) преобразователя. В некоторых АЦП VOUT = ½ VFSR, поэтому следует внимательно ознакомиться с документацией.
Погрешности опорного источника обусловлены его неточностью, температурным дрейфом параметров и шумовыми характеристиками. Вклад этих факторов должен быть выражен вединицах напряжения.
Формулы для пересчета:
— для точности
Точность = VOUT * погрешность (%) * 10 (1)
Значение умножается на 2, если VOUT = ½ VFSR.
— для дрейфа
Дрейф = ppm/°C * maxapptemp / 1000, (2)
где ppm/°C – максимальный дрейф, maxapptemp – максимальная температура в данном приложении.
Значение умножается на 2, если VOUT = ½ VFSR.
— вклада шума
Не требует перевода.
Вычислим общую погрешность:
Общая погрешность = √((Точность)2+(Дрейф)2+(шум)2) (3)
На рисунке приведены результаты для ADS8887 без использования ИОН, с REF5041 и LM4032-4.1 B grade. Характеристики устройств:
|
ADS8887 |
REF5040 |
LM4032-4.1 B |
исходная точность |
4 мВ |
0,05% |
0,10% |
шумовое напряжение |
712,8 мкВ |
12 мкВ |
350 мкВ |
макс. Дрейф |
12,75 ppm/°C |
3 ppm/°C |
20 ppm/°C |
Значения, рассчитанные по формулам (1) – (3):
|
ADS8887 |
REF5040 |
LM4032-4.1 B |
исходная точность |
4 мВ |
2,048 мВ |
4,096 мВ |
шумовое напряжение |
0,715 мВ |
0,012 мВ |
0,35 мВ |
макс. дрейф (при t=85°С |
0,128 мВ |
0,255 мВ |
1,7 мВ |
Шумовое напряжение АЦП выражается через отношение сигнал-шум АЦП следующим образом:
Наибольший вклад в погрешность вносят изначальная точность ИОН и погрешность напряжения смещения АЦП. Их компенсируют цифровым способом. Кроме того, шум ИОН можно уменьшить с помощью фильтрации сигнала перед подачей на опорный вывод.