[参考译文] ADS1262：INL 测量方法

Sato-San、

我通常不支持 ADS1262、但我将进入并回答有关进行 INL 测量的一些问题。 我没有使用 ADS1262、但我在许多精密 ADC 上进行了许多 INL 测量。 INL 是一种非常难以测量的方法、因为它需要在很长一段时间内进行精密测量才能获取 INL 数据。 我将讨论您可能需要进行实验的内容、然后我将给出测量的示例。 此示例适用于不同的 ADC、但测量值应相同。

基本设置

运行偏移校准和增益校准并不是真正必要的、因为它们不会影响 INL 测量。 但它不会影响测量。 我不会以0.1V 步长运行、而是以0.5V 步长开始、以查看测量是否正常。

您将需要一些精密设备来进行此测量。 我使用了 Data Precision 8200作为输入源、因为它们通常具有低噪声和一致的输出。 但是、我认为特征评定团队现在使用 DAC 独立驱动输入。 设置输入时、ADC 输入共模始终为1/2 Vs。 如果您的电源为5V、则输入共模电压设置为2.5V、以避免任何 CMRR 误差。 此外、如果输入范围为±5V、请使用非完全量程的输入、因为输入范围过大会导致较大误差。 我将使用±4.95V、以便输入从 AINP=4.975V、AINN=0.025V (+4.95V)变为 AINP=0.025、AINN=4.975V (-4.95V)。 然后使用21个等间隔点来设置不同的输入。 进行这些测量时、应确保模拟输入和基准已稳定至其最终值。 您应该确保基准不会改变(或者如果基准确实改变、该值总是会被测量回)。

对于测量、您需要一个线性度比 ADC 更佳的精密 DMM。 如果 DMM 的线性度较差、那么您只会看到 DMM 的线性误差。 我们通常使用 Agilent / Keysight 3458A DMM、因为其非线性度<1ppm。 我们通常使用两个 DMM。 一个测量 ADC 输入(AINP-AINN)、另一个测量基准输入。 当我们使用这些 DMM 时、必须关闭自动缩放(以便它不会跳转到不同的输入刻度)、并且应该有一些线周期平均值计算(过去、我使用了100个线周期平均值)。 应该有足够的 ADC 测量值来求平均值、以便将噪声降低到远低于 INL 误差水平。

在电路板上、应使用良好的电容器进行输入和基准滤波(最好是 C0G)。 如果这些电容器存在电介质吸收、则可能会增加误差。 需要良好的布局、EMI 干扰会增加噪声。

示例测量：

几年前、我使用 EVM 测量了 ADS1248的 INL。 输入范围仅为±2.048V、因此我使用±2.0V 的21点 INL 测量进行了测量。 我设置 ADS1248EVM-PDK 并运行 GUI 软件 ADCPRO。 在我的设置中、我只有一个 Data Precision 8200和一个 Agilent 3458A。 通常、我希望每个都有两个、但我对该测量结果做了足够多的测量。 再说一次、这不是 ADS1262、但它应该是类似的测量。

我将测量值设置为 AIN0和 AIN1。 我已获取8200并将其连接到输入 AIN0和 AIN1。 与8200并联的是两个串联的1k 电阻器。 两个电阻器的公共点连接到 AIN2。 我使用此选项设置8200测量的直流共模点。 这是通过打开 VBIAS 将 AIN2设置为2.5V 来实现的。 请注意、该共模点具有微小的噪声、可能会产生少量噪声、但在测量中看起来并不像。 ADS1262在 AINCOM 上具有相同的 VBIAS 功能。

对于此测量、我等待几分钟、让参考电压稳定下来。 我认为、使用电介质吸收更少的更好组件可以避免这种情况、但 EVM 是一种非常基本的设置。 我首先使用3458A 在设置开始和设置结束时测量基准电压。 在本例中、我希望基准漂移不会太大(根据测量结果、我认为我没有太多的基准漂移、但我认为这确实会产生一定的误差)。 当然、最好对每次测量进行测量、但同样、我只有一个3458A。

在进行测量时、我使用3458A 来测量输入。 我将8200设置为2.00000V、请记住、当两个电阻器和 AIN2连接到2.5V 时、我已将输入共模设置为2.5V。 我让输入在每次测量时稳定约30秒。 我以20SPS 的速率采集256个样本、并记录平均代码和3548A 读数。

对于每个读数、我已将8200设置为更低的0.25V、等待30秒、并以20SPS 的速率采集256个样本。 当共模电压由 VBIAS 设置为2.5V 时、这适用于2V 至-2V 的输入。

下面是数据。 开始时基准电压读数大约为2.047991、读数末尾的位确实变为大约2.048001、这确实有所不同、但您可以自行查看。

代码 ADC 读数3458A 读数
8193493.13 2.000356 1.99992
7169278.1 1.750304 1.749924
6145145.06 1.500273 1.499945
5120947.91 1.250226 1.249946
4096826.18 1.000197 0.9999629
3072648.91 0.750155 0.7499653
2048517.38 0.500124 0.4999832
1024271.64 0.250065 0.2499845
-1.42 0.000000 0.000003
-1024268.37 -0.250064 -0.2499809
-2048493.34 -0.500118 -0.4999802
-3072622.43 -0.750149 -0.7499621
-4096809.81 -1.000193 -0.9999598
-5120921.13 -1.250219 -1.249943
-6145174.42 -1.500280 -1.499958
-7169311.06 -1.750312 -1.749938
-8193499.26 -2.000357 -1.999935

我将其输入到 Excel 电子表格中、并将其附加到该帖子中。 我将参考电子表格中的列以了解以下说明。

电子表格的第1列是我在2.047991保持恒定的基准电压。 同样、这可能会导致一些误差、但我只能通过第二次3458A 测量来校正该误差。

第2列是产生的 ADC 代码。 这是您在上述列中看到的每个值的平均读数。

第3列是 ADC 读数。 这是通过 ADC 代码乘以基准值除以2^23来计算得出的。

第4列是3458A 测量值。 我们假设这是具有完美非线性的绝对正确测量。

第5列获取 ADC 读数并以线性方式对其进行缩放、以便与增益误差中的3458A 测量结果匹配。

然后、第6列从第5列中缩放的 ADC 读数中减去第4列中3458A 测量值的偏移。

第7列是从6中经调节的偏移调整 ADC 测量到3458A 测量的误差。 此处以伏特为单位进行记录。

第8列是 INL 误差、除以满量程、并转换为百万分率。

这些列下方是一个图形、显示了绘制的 INL 与输入电压之间的关系。 它的幅度和形状与数据表中列出的 INL 相似。 但是、仍然可能存在误差来源。 输入驱动或3458A 测量中使用的长电缆可能具有额外的电容或电感(甚至会拾取额外的噪声)、这会影响测量。 在进行测量时、基准漂移可能会导致一些额外的误差。 这可能对端点计算产生更大的影响。 3458A 测量可能不是理想的、因为它远离 DUT 的输入引脚。 此处、数据显示 INL 略高于典型值、我认为这可能是某些基准漂移的结果。

无论如何、此示例应足以让您的客户进行快速测试。 下面是 Excel 文件。

e2e.ti.com/.../ADS1248EVM_5F00_INL.xlsx

吴约瑟