概要

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在任何设计中，信号链精度分析都可能是一项非常重要的任务，必须充分了解。之前， 我们讨论了在整个信号链累积起来并且最终会影响到转换器的多种误差。请记住，转换 器是信号链的瓶颈，最终决定着信号的表示精度。因此，转换器的选择是设定系统整体 要求的关键。在本文中，我们将以上述认识为基础，重点分析可能在给定信号链中累积 的直流误差的类型。 
 

整体架构流程

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在信号链中，可能会累积的误差有两类——即直流和交流误差。直流或静态误差（如增 益和失调误差）有助于了解信号链的精度或灵敏度。交流类误差也称为噪声和失真，限 制着系统的性能和动态范围。这两类误差都需要了解，因为二者最终决定着系统的分辨 率。

本文将专门分析直流误差，根据其与无源和有源器件的关系，对每种不精确性进行细分。

 

技术名词解释

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ADC:
      模拟数字转换器即A/D转换器，或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小
 

GSPS：
积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD，逐次比较型AD是微秒级属中速AD，全并行/串并行型AD可达到纳秒级。采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。为了保证转换的正确完成，采样速率(Sample Rate)必须小于或等于转换速率。因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。常用单位是ksps和Msps，表示每秒采样千/百万次（kilo / Million Samples per Second）。

   在高速数据通信领域，经常使用GSPS（Gigabit Samples Per Second，即每秒千兆次采样）作为单位，1GSPS=1000MSPS=1000,000KSPS.

技术细节

1.直流有源误差

     所描述的信号链采用了最普通的构建模块，这是数据采集系统的一种实现方法。该 信号链由两个放大器、一个多路复用器和一个 ADC 构成。但要记住的是，有许多类型 的有源器件都描述了各类信号链和不同的系统拓扑结构。在实施这类分析时，所有有源 器件都会有某些类型的直流误差。为了了解要设计的系统的精度，必须决定要考虑哪些 误差，这一点十分重要。

基本而言，直流精度中涉及两类/组误差。对所有这些有源器件来说，这些误差既有个 别性，也有普遍性。单个有源器件误差只会显示相对于该器件的已知直流误差。这类误 差可以在相应的数据手册里找到。例如，放大器的输入失调电压会被认为属于个别误差，

因为此误差只是该有源器件特有的误差。 全局误差是信号链或系统中各个有源器件均存在的等量误差，但根据有源器件各自性能 的不同，会表现出不同的误差。全局误差的一个例子是总线电源和温度的电压 调整率误差。接下来，我们逐一分解信号链中所示三个有源器件的这些误差。 众所周知，放大器还远远没有达到理想水平。它们有许多误差，

一般都列示于数据手册 当中。失调电压和偏臵电流是两种常见的误差，但同时也要考虑任何漂移误差、长期误 差和隔离误差（如电源抑制比 (PSRR)）。表列出了在使用放大器时应考虑的下列误差

 

 

转换器误差详见本系列的第一部分（如下所示）。失调、增益和 DNL 都是众所周知且 较好理解的误差。同时还要包括 PSRR。在使用第一部分提到的 ADC 时，应该考虑下列 转换器误差：

 相对精度 DNL，定义为±0.5LSBs。

 相对精度温度系数 DNL 温度系数，通常包含在数据手册的相对精度规格中。

 增益温度系数误差，为±2.5LSB（数据来源于上文示例）。

 失调温度系数误差，为±1.3LSB（数据来源于上文示例）。

 电源灵敏度，通常以第一奈奎斯特区内的低频 PSRR 表示；对于 12 位 ADC 而言， 一般可表示为 60dB 或±2LSB。

小结

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      我们在这里不会详细讨论这些误差是如何在有源器件内部产生的。所有这 些误差均在大量论文和文章中有明确的定义和详细的描述。在此需要注意的是，必须考 虑所有这些基本误差，确保分析确实可靠，能达到系统精度目标规格的要求。 上面就个别有源器件的误差提出了建议并给出了其定义，接下来，应该考虑全局误差， 这类误差会对整个信号链产生影响（表 3）。在这个简单的示例中，只会将温度和电压 调整率作为全局误差进行分析。然而，同时还有必要考虑特定应用或设计内在的任何其 他外部影响因素