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[参考译文] TMS320F28377D-ADC：TMS320F28377D：16 位差分 EP 输入查询

admin
Guru**** 2862450 points
请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/microcontrollers/c2000-microcontrollers-group/c2000/f/c2000-microcontrollers-forum/1637860/tms320f28377d-ep-tms320f28377d-16-bit-differential-adc-input-inquiry

器件型号： TMS320F28377D-ROM EP

您好！

我计划使用 176 引脚 F28377D、希望通过单端输入实现更高的 16 位分辨率。 我希望这第三个注释能有所澄清。 有人能否说明在 16 位模式下将负输入接地并且超出共模电压要求会发生什么情况？

提前感谢您！

image.png

  • 0
    TI__Guru**** 2862450 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    尊敬的 Zachary：

    预先澄清关键信息

    在深入探讨“发生什么“问题之前、有一个基本的限制因素需要解决： F28377D 上的 16 位模式根本不支持单端输入。 技术参考手册明确列出了 16 位模式下的单端操作作为 “无效模式“ 会产生无效的数字结果[1]。 单端转换仅在 12 位模式[2]下受支持。 因此、您描述的场景（使用单端输入的 16 位分辨率）不是此器件上受支持的配置。

    也就是说、如果您通过将负输入接地来尝试、会发生什么情况。

    在 16 位模式下将负输入接地时会发生什么情况

    该器件上的 16 位 ADC 是 A 全差分 都有效。 它要求两个输入沿稳定的共模电压互补摆动、其定义为：

    VREFCM =(VREFHI + VREFLO)/2

    ADC 的实际共模电压的计算公式为 (ADCINxP + ADCINxN)/2 ,和这必须留在里面 ±50mV VREFCM [3][4]。

    当负输入接地 (VSSA 或 VREFLO = 0V) 时、共模电压变为 (VINP + 0V)/2 = VINP/2 。 如果 VREFHI = 3.3V、则 VREFCM = 1.65V。 问题如下：

    VINP（正输入）
    实际 VCM (VIN1/2)
    所需的 VCM
    两种方法
    3.3V
    1.65V
    1.65V
    0mV✓
    2.0V
    1.0V
    1.65V
    650mV ✗μ s
    1.0V
    0.5V
    1.65V
    1150mV ✗μ s
    0.5V
    0.25V
    1.65V
    1400mV ✗μ s

    共模电压仅在 VINP 等于 VREFHI 时才正确。 在每个其他输入电压下、违例是 大规模的 —超出±50mV 容差的数量级[5]。

    实际后果

    • 系统转换错误 随输入偏离 VREFHI [6]而恶化。
    • 降低了精度和不正确的 ADC 输出代码 结果根本不可靠[5][7]
    • 用户报告了测量值 与不相关的系统活动相关 （例如，当超出共模要求时，会影响不相关的 ADC 通道的电机转速）[8]
    • ADC 共模抑制额定值为 60dB、但这仅适用于有效±50mV 窗口内、除此之外、误差会快速累积[6]

    重要的是、这不一定会损坏器件、但转换结果会损坏 无效和不可靠 [7]。

    1. TMS320F2837xD TRM - ADC 模式
    2. TMS320F28377D-ADC 数据表- EP 规格
    3. TMS320F28377D-VREFCM 数据表- EP 要求
    4. TMS320F2837xD 数据表 — 共模规格
    5. E2E：TMS320F28377D 数据表 VREFCM 注释说明
    6. E2E：ADC 中的环路电流 — 共模讨论
    7. TMS320F2837xD TRM — 差分信号要求

    谢谢

    Srikanth

  • 0
    TI__Guru**** 2862450 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    尊敬的 Srikanth：

    感谢您的详细答复！ 这正是我想要的。 我有一个后续问题：在 16 位差分模式下、假设满足共模电压和所有其他建议工作条件、如果我们能够提供已知的精密 0.5V 和 2.5V 输入、是否可以校准掉高达 64LSB 的增益误差？ 此外、是否有方法可以准确计算校准后的 LSB 误差？

    再次感谢您的帮助！

    此致、

    Zach

  • 0
    TI__Guru**** 2862450 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    尊敬的 Zach：

    挑战。 很快就会回复您。

    谢谢

    Srikanth

  • 0
    TI__Guru**** 2862450 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    简短回答：是的、可以校准 64 LSB 增益误差

    使用已知的 0.5V 和 2.5V 输入进行两点校准将有效地消除增益误差（和偏移误差）。 该器件直接支持此功能：增益校准涉及施加两个已知的精密电压、计算预期和实际数字输出之间的差值、并更新 ADCGAINTRIM 相应地寄存器[1]。 。 ADCOFFTRIM 寄存器处理偏移校正、可以通过将差分输入短接至共模电压来单独校准[1]。

    ADC 的出厂校准值在引导时加载、但您可以使用您自己的修整值覆盖它们、以获得更严格的精度[1]。

    校准后的残留误差是多少？

    进行适当的两点校准后、可消除增益误差和失调电压误差、即 其余误差源仅为 INL 和 DNL 、因为这些是校准无法校正的固有非线性：

    错误源
    典型值
    最坏情况
    INL
    ±1.5LSB
    ±3LSB
    DNL
    ±0.5LSB
    ±1LSB
    增益误差（校准后）
    ~0
    ~0
    失调电压误差（校准后）
    ~0
    ~0

    数据表的 16 位差模规格中的所有值[2]

    计算校准后的 LSB 误差

    校准后、总静态误差主要由 INL 和 DNL 决定：

    • 最坏情况（线性和）： ±3 (INL)+±1 (DNL)= ±4LSB
    • 典型 (RSS)： √（1.5²+ 0.5²）≈ ±1.6LSB
    • 典型（线性和）： ±1.5 +±0.5 = ±2LSB

    实际上、您正在查看的是 ~±2LSB（典型值） 和 ±4LSB 最坏情况 校准后残留误差—与未校准的±64 LSB 增益误差相比、显著改善。

    重要注意事项

    1. 基准源精度直接很重要。 0.5V 和 2.5V 电源中的任何误差都会将 1：1 转换为校准误差。 ≈在 16 位级别进行有意义的改进、您的基准的精度应远低于 1LSB (3V 基准范围为 µV 46 μ V)。

    2. 温度漂移。 增益和失调电压误差随温度漂移。 如果您的工作温度范围较宽、您可能需要定期或在多个温度点重新校准[1]。

    3. 通常很有帮助 在整个输入范围内必须保持在 VREFH1/2±50mV 范围内、差分模式规格才能保持[3]。

    4. 硬件与软件校正。 ADCGAINTRIM 和 ADCOFFTRIM 寄存器提供硬件级校正[1]。 要实现更精细的控制、还可以应用软件线性校正：Corrected = (Raw - Offset_Cal) × Gain_Cal。 此外、后处理块 (PPB) 还支持硬件中的饱和偏移校准[4]。

    底线

    0.5V 和 2.5V 的两点校准将消除±64LSB 增益误差和±16LSB 偏移误差、从而留下残留误差 ~±2LSB（典型值）/±4LSB（最坏情况） 受 ADC 固有 INL 和 DNL 的限制。 电压基准的精度和系统的热稳定性将决定实际达到这些限值的程度。

    1. TMS320F28377D 技术参考手册 — ADC 校准
    2. TMS320F28377D 数据表 — ADC 电气规格
    3. TMS320F28377D 技术参考手册 — 差模共模要求
    4. TMS320F28377D 技术参考手册 — 后处理块