[参考译文] MSP430F5310：ADC 读数和放大器；最坏情况下的误差计算

尊敬的 Dennis：

该表显示了电压测量值、

我要寻求的是最坏情况的误差计算、

我们将非常感谢您使用我们的电路和 ADC 从 A 到 Z 的良好示例

原理图显示了相关电路

谢谢

Jonathan Kabangu

尊敬的 Jonathan：

在回顾一下您在此处所做的操作后、我想知道您对误差的预期是什么以及您在该通道上对 ADC 进行采样的频率。  计算误差不仅要考虑电路中电阻的精度百分比、还 要考虑 ADC 的 LSB、INL、DNL 和信号采样时间。

我询问您的预期原因是基于我对电路的初始分析。  从 ADC 输入端看到、R298 和 R300 的值会产生~35K 的阻抗、当您将 C349 和 C350 考虑在内时、RC 充电时间常数非常大。 这甚至没有考虑 ADC 的输入多路复用器 R 和采样电容器 Cs。  在如此大的阻抗与电容相结合的情况下、ADC 内部为 Cs 充电的时间将非常长、 5Tau 的时间为~38ms、这会使 Cs 达到充满电的大约%99.3。 如果未对内部采样电容器完全充电、也会引入误差。  如果要尽量减少误差、则需要采样更长时间。  这意味着、如果您希望以 10usec 的速度进行采样、这将不起作用、您将具有非常大的误差。

仅供参考、这是一个 不关注 ADC 输入阻抗的应用

https://www.ti.com/lit/an/spna061/spna061.pdf

我们有一个关于 在不使用放大器的情况下驱动 SAR ADC 的视频

在不使用放大器的情况下驱动 SAR ADC |视频|德州仪器 TI.com

还有一点需要考虑... MSP430F5310 ADC 的分辨率为 (2.51/1024bit)= 2.451mv/位、根据数据表、它有 1-2 个 LSB 误差。  由于分压器大约为 10、并且未考虑系统中的任何其他误差、因此对于 2 LSB 误差（我使用的是最坏情况）、这相当于 2x (2.45mv X 10)= 2x (24.5mv)= 49mV。 49mV 误差是否正常、或者您是否在寻找更小的电压？

那么、也许您能告诉我具体的应用以及正在测量什么（电池，电源，传感器输出等）？ 您计划测量此信道的频率如何、或者另一种方法是“您分配了多少时间进行测量“？  也许你打算采取几个和平均?   系统能否（您的应用程序可以承受这么长的时间）？

只是问问：）

尊敬的 Dennis：

我对错误没有任何具体的期望、这就是我试图计算此值的原因  

对于通道上的 ADC：

“

f)

ADC 详细信息

分辨率：10 位
满量程：2.51V
步长：1024 (0-1023)

 LSB 大小：2.51V/1023=2.45mV

g ) LSB_ERROR:LSB 大小* TUE = 4.907mV

h) adc_digitalcode error =(Vadc/Vadc*2 Vref^N)=1.902/2.51*(1+1.5/100)–2)=763

i) 实际 MCU_ADC=LSB_ERROR*ADC_DIGITALCODE = 2.45mV * 763 = 1.869

j) 实际 18Vin=1.869*330k+39k/39k=17.695

这是怎么做的?

或者此方法见：https://e2e.ti.com/support/microcontrollers/msp-low-power-microcontrollers-group/msp430/f/msp-low-power-microcontroller-forum/512512/adc-total-error---msp430

让我们尝试一下、看看会得到什么  

d.) 我使用的微控制器 (MSP430) 提供了 12 位 ADC 的一些规格。

积分线性误差 =  +/- 1.7LSB  

差分误差=   +/- 2.0LSB

偏移误差=+/- 2.0LSB

增益误差=+/- 2.0LSB

总体未调整误差=+/- 3.5LSB

指向数据表片段的链接：

http://i1228.photobucket.com/albums/ee460/MrBlueCalifornia/ADC%20_erros_zpsy3dfpq7w.jpg

我不确定是否应将 ADC 部分中的所有错误相加、但我认为应该将此部分中的所有错误相加：

总 ADC 误差=(EI) 1 LSB +(ED) 1 LSB +(EO) 1 LSB +(EG) 1 LSB +(TUE) 2 LSB =  +/- 6 LSB

由于我使用 10 位 ADC、因此我相信此处的总误差为 6LSB's/1024 = 0.585%

e.) 我的总误差将是

电阻器 1 (1%)+电阻器 2 (1%)+转换 ADC 基准 (1.5%) + ADC 误差 (0.585%)=+/- 4.085%

所以我想我的百万美元问题是哪一个是最坏情况下的两个方法？

此致

Jonathan Kabangu

尊敬的 Jonathan：

很抱歉我的回复出现延迟。

对于 ADC TUE、不能简单地将这些误差相加。  正如您在前面已经提到的、有一种已知的方法、即 RSS（平方和根）来计算总误差。  其中 INL = 1、DNL = 1、偏移= 1、增益= 1、则 TUE 计算如下。

E ) TUE = sqrt (1^2+1^2+1^2+1^2+1 2)=1

这表明 ADC 误差为+/- 1LSB、但数据表指出误差可能高达+/- 2。 使用 ADC 的这个最大 2LSB 误差、然后 2/1023 = 0.195%误差。

我们把它们加在一起。

Vref 误差 = 1.5%。

假设电阻器的额定值为+/- 1%、R1 为+1%、R2 为–1%、则电阻器总误差= 1%。

使用 ADC 的最大 2LSB 误差->2/1023 = 0.195%。

这样、总误差应该为 2.695%

每秒生成 300,000 个新读数。 [/报价]

当与所示的输入网络配合使用时、这会使我感到麻烦。

每次采样都会将一些电荷从这个 0.22uF 的大输入电容器传输到 ADC 中的微型采样电容器。 非常小 (3.5pF)、您可能认为这不是问题。 对于低采样率、则不然。

每次采样都会将一些电荷从 0.22uF 电容器传输到 ADC 电容器。

多少电荷？ 假设输入端有一定电压、例如 1.8V。 乘以采样电容、得到每次采样的电荷。 （传输的实际电荷取决于转换周期后剩余的电荷量。） 然后每秒采样数以获取电流。 然后乘以输入电阻 (330K) 来获得压降。

如此高的采样率确实需要一个有源缓冲器。

尊敬的 Dennis：

如果 TUE = sqrt (EI^2+TUE ED^EO^EG^2)、则 TUE = sqrt (1^2+1^2+1^2+1^2+1 2)=1

为什么数据表显示最大 TUE +/-=2？

为什么我们再次在总 ADC 误差计算中包含“TUE “、这是正确的吗？

总 ADC 误差=(EI) 1 LSB +(ED) 1 LSB +(EO) 1 LSB +(EG) 1 LSB +“(TUE) 2 LSB“=  

如果 TUE 是所有这些误差的平均值、为什么我们要再次将其包含在计算中