Измерение смещения и ошибок усиления в АЦП
Этот пример показывает, как вычисляются ошибка смещения и ошибка усиления и как каждый влияет на кривую передачи АЦП. Ошибка смещения и ошибка усиления характеризуют часть ошибки линейности в АЦП.
Ошибка смещения - это различие между центром наименее значимого кода и центром того же кода на идеальном АЦП с таким же количеством бит. Ошибка смещения обычно указывается в единицах младшего разряда (LSB) конвертера. Один LSB эквивалентен интервалу квантования конвертера.
Ошибка усиления в LSB является различием между центром самого значимого кода после коррекции ошибки смещения и центром того же кода на идеальном АЦП с таким же количеством бит.
Из-за сложности определения точного местоположения центра кода с немасштабным контуром эти значения чаще всего измеряются относительно первого и последнего порога конвертера, соответственно.
Модули для ошибки смещения и ошибки усиления
Единица измерения, 
которая используется в этом примере, определяется как:
![$$1 \left[LSB\right] = \frac{FSR}{2^{N_{bits}}}$$](../../examples/msblks/win64/OffsetErrorAndGainErrorExample_eq17024605192842423829.png)
Таким образом, ошибка в
(вольтах) переходит в следующее:
![$$E \left[LSB\right] = 2^{N_{bits}}\frac{E \left[V\right]}{FSR
\left[V\right]}$$](../../examples/msblks/win64/OffsetErrorAndGainErrorExample_eq00583132666172907849.png)
где
- полная масштабная область значений АЦП и
количество бит АЦП.
Ошибки линейности также обычно сообщаются в нормированных модулях относительно полного масштаба области значений:
![$$ E_{Offset} = \frac{E_{Offset} \left[V\right]}{FSR \left[V\right]}$$](../../examples/msblks/win64/OffsetErrorAndGainErrorExample_eq07532139780962678893.png)
Другим модулем, иногда используемой для ошибок линейности, является процент полной шкалы. Процент полной шкалы определяется как нормированные модули, умноженные на 100:
![$$E_{Gain} \left[\%\right] = 100\frac{E_{Gain} \left[V\right]}{FSR
\left[V\right]}$$](../../examples/msblks/win64/OffsetErrorAndGainErrorExample_eq05510029064907328806.png)
Вычислите ошибку смещения и ошибку усиления
Используйте 3-разрядный АЦП с динамической областью значений [-1 1]. Задайте ошибку смещения 1 LSB и ошибка усиления 1 LSB.
Nbits = 3;
Range = [-1 1]; % ADC Full Scale Range
OffsetError = 1;
GainError = 1;
LSB = (max(Range) - min(Range)) / (2^Nbits - 1);
Цифровые коды от идеального АЦП идентичны кодам от экспериментальных АЦП.
[TC0Analog, TC0Digital] = og2tc(Nbits, Range, 0, 0); % Ideal ADC Transfer Curve TC1Analog = og2tc(Nbits, Range, OffsetError, 0); % Offset Error Only TC2Analog = og2tc(Nbits, Range, 0, GainError); % Gain Error Only TC3Analog = og2tc(Nbits, Range, OffsetError, GainError); % Both Offset Error and Gain Error plotAdcTcForExample(TC0Digital, TC0Analog, TC1Analog, TC2Analog, TC3Analog, Nbits);
Сумма ошибки смещения и ошибки усиления известна как полномасштабная ошибка. В монополярных преобразователях нулевая ошибка, по существу смещенная ошибка, заданная на аналоговом уровне 0, идентично регулярной ошибке смещения. В биполярных преобразователях, таких как выше, ошибка смещения и ошибка нуля являются различными величинами.
Использование ошибок линейности в качестве ухудшений
Сравните флэш-АЦП со смещением и ошибкой усиления с таковым без нарушений.
model = 'OffsetGainExample'; open_system(model); open_system([model '/Scope']); sim(model);
Блок измерения постоянного тока АЦП подтверждает значения ослаблений в пределах запаса ошибки, определяемого частотой дискретизации системы. Ошибка смещения и ошибка усиления были введены следующим 1 LSB. Ошибку смещения измеряли как 1,08 LSB, и ошибку усиления измеряли как 0,97 LSB. Ошибки в этих измерениях связаны с тем, что конвертер не дискретизирует точно свои пороговые значения. Максимально ожидаемая ошибка в LSB:
где
- наклон входного сигнала наклона/пилообразного сигнала в LSB/s, и
является начальной частотой преобразования АЦП.