理解ADC誤差對系統性能的影響（二）

溫漂

溫漂是規格書中最容易被忽視的一項指標。下面的舉例可以說明溫度漂移是如何影響ADC性能的（圖7）。對于一個12位轉換器，要在整個擴展級溫度范圍（-40°C至+85°C）內保持精度，最大允許的溫漂為4ppm/°C。不幸的是，沒有任何一個ADC包含有這樣高性能的片內基準。如果我們放松要求，將溫度范圍限制于10°C以內，那么12位ADC的參考電壓最多允許25ppm/°C的溫度漂移，這對于片內基準來講仍然是相當嚴格的要求。即便進行多次樣機測試也不能發現這種誤差的嚴重性，因為所采用的元件通常都來自于同一批次。這樣，測試結果不能反映規格書中的極端情況，這主要是由于制造工藝的變化而導致。

圖7. 電壓基準溫漂要求和ADC分辨率的關系

對有些系統來講，參考電壓的精度不是一個大問題，因為溫度被保持于恒定，避免了溫度漂移問題。還有一些系統采用一種比例測量方式，用同一個信號激勵傳感器和作為參考電壓，可以消除基準引起的誤差（圖8）。因為激勵源和基準同時漂移，漂移誤差相互抵消。

圖8. 比例式ADC轉換

在其它系統中，采用補償手段消除基準漂移通常也很有效。另外也有一些系統并不關注絕對精度，而注重于相對精度。這樣的系統允許基準隨著時間緩慢漂移，同時又能夠提供期望的精度。

電壓噪聲

另外一個重要指標是電壓噪聲。它通常規定為RMS值或峰–峰值。要估計它對于性能的影響，需要將RMS值轉換為峰–峰值。如果一個2.5V基準在輸出端具有500μV的峰–峰電壓噪聲（或83μV RMS），該噪聲會帶來0.02%的誤差，或將系統性能限制于僅12位，而且這還沒考慮任何其它的轉換器誤差。理想情況下，基準的噪聲應該遠低于一個LSB ，這樣才不至于限制ADC的性能發揮。帶有片內基準的ADC通常都不規定電壓噪聲，這樣就將確定誤差的任務留給了用戶。如果你的設計沒有達到預期性能，而你又正在使用內置基準，可嘗試采用一個高性能的外部基準，這樣你就可以確定造成性能下降的真正元兇是否是內部基準。

負載調整

最后一項指標是基準的負載調整。用于ADC的電壓基準通常具有足夠的電流可用于驅動其它器件，因此有時也被其它IC使用。其它元件的吸取電流會影響到電壓基準，也就是說隨著吸取電流的增大，參考電壓會跌落。如果使用基準的器件被間歇性地打開和關閉，將會導致參考電壓隨之上升或下降。如果一個2.5V基準的負載調整率指標為0.55μV/μA，那就意味著當有另外一個器件吸取800μA電流時，參考電壓將會改變多達440μV，這將帶來0.0176%的誤差（440μV/2.5V），或占去現有誤差余量的幾乎20%。

其它溫度效應

接下來繼續討論溫度相關的問題，另外還有兩項指標通常很少有人關注，那就是失調漂移和增益漂移。這兩項指標一般只給出典型數值，用戶只能自己判斷它是否足以滿足系統要求。失調和增益的漂移可采用多種不同方法加以補償。一個辦法是仔細測出失調和增益漂移的完整數據，并在存儲器中建立一個表格，然后隨著溫度的變化調節測量值。然而，這是一項繁重的任務，因為每個ADC必須單獨補償，而且補償工序非常費時。第二個辦法是只在溫度發生顯著變化時才執行校準。