集成增益采样电路误差计算--适用INA214

news2024/11/15 9:10:59

一、 一般集成电路结构如下:

二、 典型的计算步骤如下:

  • 主要误差来源:采样电阻R-shunt,集成增益运放,ADC误差。

  1. 采样电阻误差

误差项包括常温下电阻的精度X1%,电阻的温漂值X2%

误差百分比为:

通常温漂都是以ppm/℃摄氏度为单位,假设电阻的温漂是10ppm/℃,最恶劣的情况下和室温的温度差为100℃,则X2=10/10000*100=0.1,即该温差下温漂对精度的影响是0.1%

输出误差值:

Vrs为采样电阻采的电压值,g为运放的增益。

2. 集成增益运放误差:

误差项包括输入误差和输出误差。

输入误差分别有失调电压误差Error_Vos,CMRR误差,PSRR误差,Ibias误差。

输出误差分别有增益误差Error_gain,非线性度误差。

通常计算误差的时候主要考虑失调电压误差,增益误差和非线性度误差。

1).  失调电压误差Error_Vos

误差项包括常温下误差X1,温漂引起的误差X2/℃ 

输入失调误差值为:

输入失调电压误差百分比(假设∆T=100摄氏度 ):

Vrs为采样电阻采的电压值。

            输出失调电压值为:

2.).  增益误差

增益误差包括常温增益误差X1%,温漂带来的增益误差X2%

误差百分比为:

通常温漂都是以ppm/℃摄氏度为单位,假设增益的温漂是30ppm/℃,最恶劣的情况下和室温的温度差为100℃,则X2=30/10000*100=0.3,即该温差下温漂对精度的影响是0.3%

输出误差值:

3).  非线性度误差

非线性度误差包括常温非线性度误差X1%,温漂带来的线性度误差X2%。因温漂的线性度误差很小,很多手册不会给出。

误差百分比为:

 输出误差值:

增益运放的输出误差值:

增益运放的输出误差百分百:

                 

3.   ADC的误差项:

ADC的误差项主要有偏移误差Vos,增益误差和积分非线性。 因很多ADC会集成内部的参考电压, 通常参考电压的误差也是ADC误差的一个重要来源。

ADC的偏移误差,增益误差和积分非线性,其计算和集成增益运放的计算是一样的。通常手册都会给出常温下的偏差和对应的温漂造成的误差。 需要注意的是一方面要考虑集成参考电压的情况下,参考电压的误差,另一方面是AC值的一些误差带来的影响,包括SNR,THD等。

对ADC,通常会用LSB作为单位, 其中1 LSB = VREF/2N ,其中N是ADC的位数。

有些ADC采用VADD供电电压作为参考电压,考虑其精度的时候,就需要考虑供电电压的精度。

  • 总误差计算:

最后,通常情况下常温的误差可以校准,温漂的误差是无法校准的。

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