深入分析那些在信號鏈中累積的直流誤差類型

轉(zhuǎn)換器是信號鏈的瓶頸，最終決定著信號的表示精度。因此，轉(zhuǎn)換器的選擇是設(shè)定系統(tǒng)整體要求的關(guān)鍵。在信號鏈中，可能會累積的誤差有兩類——即直流和交流誤差。

直流或靜態(tài)誤差（如增益和失調(diào)誤差）有助于了解信號鏈的精度或靈敏度；? 交流類誤差也稱為噪聲和失真，限制著系統(tǒng)的性能和動態(tài)范圍。

這兩類誤差都需要了解，因?yàn)槎咦罱K決定著系統(tǒng)的分辨率。本文將專門分析直流誤差，根據(jù)其與無源和有源器件的關(guān)系，對每種不精確性進(jìn)行細(xì)分。

分析誤差前，先對信號鏈分個級

圖 1 是一種可以達(dá)到 0.1% 精度要求的簡單數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，也就是說，每輸入 1V 的電壓，輸出要么為 0.99388V，要么為 1.00612V。因此，轉(zhuǎn)換器規(guī)定的動態(tài)范圍為 60dB 或 9.67ENOB，假設(shè)其滿量程電壓為 10 V。轉(zhuǎn)換器有兩個放大器級、一個多路復(fù)用器和一個 ADC。本分析將忽略傳感器、電纜、連接器、PCB 寄生電容和任何外部影響/誤差，因?yàn)檫@些情況在很大程度上取決于我們要測量的具體應(yīng)用或信號。

圖1. 此簡單數(shù)據(jù)采集信號鏈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)精度為0.1%。

為了給各誤差提供參考，應(yīng)將分析的各級細(xì)分成各個部分。我們將數(shù)據(jù)采集信號鏈分為四個級——