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[参考译文] AM263P4:模数转换器 — 单端 MCU 受管的内部校准机制

Guru**** 2931100 points

Other Parts Discussed in Thread: AM263P4

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/processors-group/processors/f/processors-forum/1654073/am263p4-a-d-converter-single-ended-mcu-managed-internal-calibration-mechanism

器件型号: AM263P4

尊敬的支持:

 

我们正在使用 TI AM263P4AFONFZCZRQ1MCU。

我是一个硬件人员、负责确保电路块的准确性、尤其是 MCU a/d 引脚。
我有一个初步的计算,见附件。
我的问题是了解用于计算的内部硬件关闭校准机制

感谢您的支持:
Erik Bohus

  • 请向我简单概述一下它在硬件方面的工作原理。  (当然,假设软件操作在后台)
  • 请帮助我如何将 MCU 的校准功能应用于通用单端 ADC 引脚。
  • 请提供简短的指南、说明如何在此校准过程之后计算通用 ADC 引脚的精度。MCU ADC accuracy.pdf MCU cal.pdf MCUAD_spec.pdf 
  • 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。

    您好、Erik、

    感谢您的提问。 让我直接回答每一个问题。


    1.内部校准的工作原理

    AM263P4 ADC 在晶圆测试时经过出厂修整 — 无需用户管理的校准。 上电时、存储在 OTP (eFUSE) 存储器中的修整值会自动加载到寄存器 ADCINLTRIM1–6 中。 这些校正透明地适用于 ADC 内核内部的每次转换、然后结果才出现在 ADCRESULT 寄存器中。 无需软件干预。

    数据表最小值/典型值/最大值规格(第 6.8.2 节)已在整个工作温度范围 MCUAD_SPEC.pdfMCUADC 准确度.pdf 内反映了这些出厂修整。 这是开环修整补偿、运行时没有有源反馈环路。

    一个重要说明:出厂修整涵盖 ADC 内核误差(偏移,增益,INL/DNL)。 它不涵盖基准电压容差、输入信号链偏移或 PCB 寄生效应等系统级误差。 可以通过 mcu cal.pdfmcuadc accurity.pdf 下的可选过程来解决这些问题。


    2.可选的用户校准机制

    如果需要比出厂修整提供的精度更高、可使用两种可选机制:

    A.零偏移校准 (ADCOFFTRIMx)

    这会使用内部 VREFLO 基准 MCUAD_SPEC.pdf 消除残余 ADC 内核偏移

    1. 设置 ADCOFFTRIMx =+112 (0x70)
    2. 以最大 ACQPS 对内部 VREFLO 执行 512 次转换
    3. 将累积结果除以 32
    4. 设置 ADCOFFTRIMx = 112 减去步骤 3 的结果

    每个修整步长等于 (VREFHI 减去 VREFLO)/65536、对 12 位和 16 位模式都有效。 此校正应用在 ADC 内核内部、不会对吞吐量产生影响。

    B.后处理块 (PPB) 偏移校正

    对于每通道系统级失调电压移除 MCUAD_SPEC.pdf

    • 每个 PPB 包含一个 10 位有符号 OFFCAL 寄存器(范围:–512 至+511 LSB)
    • 结果公式:ADCRESULT = ADC 原始输出减去 OFFCAL
    • 在 12 位模式下、输出在 0x000/0xFFF 处饱和
    • 通过 ADCPPBxCONFIG 将任何 PPB 与任何 SOC 关联

    这是去除由外部信号调节(如分压器或运算放大器输入失调电压)引入的失调电压的推荐方法。

    c. CAL 引脚比例式方法

    AM263P4 提供专用 CAL0/CAL1 引脚、用于应用已知的外部精密电压 MCUAD_SPEC.pdf。使用关系:

    V_ref_measured = V_in x 2^12 /V_code

    这消除了大约+/–2%的内部基准误差、并按比例验证了完整的测量链。


    3.校准后的精度计算

    12 位单端模式的标准转换公式 MCUAD_SPEC.pdf

    ADCINx =(ADCRESULTy x (VREFHI - VREFLO)/4096)+ VREFLO

    错误预算摘要 MCU cal.pdfMCUAD_SPEC.pdfMCUADC 准确度.pdf

    错误源
    出厂调整后
    可选失调电压校准后
    失调电压误差
    根据数据表第 6.8.2 节
    降至~1 修整步长=(VREFHI-VREFLO)/65536
    增益误差
    每个数据表
    不可通过 ADCOFFTRIMx 纠正;需要外部增益校准
    INL/DNL
    根据数据表(出厂修整)
    保持不变
    基准错误
    ~Ω+/–2%(内部 1.8V)
    消除了使用 CAL 引脚比例法
    输入电路误差
    取决于设计
    取决于设计
    总系统精度等于 RSS 或数据表 ADC 内核误差、外部基准容差和输入信号链误差的最坏情况总和。
    系统中最大的单精度控制杆是输入信号链、而不是 ADC 校准 MCU cal.pdfMCUADC accurity.pdf 关键要求:
    • 输入桶电容器大于 160 pF(内部采样电容器约为 8 pF;建议大于 20 倍比率)
    • ADC 引脚具有低源阻抗
    • 根据 RC 时间常数调整的 ACQPS 采样窗口大小 (12 位稳定至少需要 9 x R_source x C_sample)

    有关详细指导、请参阅 SAR ADC 输入电路指南 SPRACY9—该指南专为 C2000 编写、但直接适用于 AM263x SAR ADC 架构。


    为了进一步完善这一点、将有助于了解:

    • 目标精度规格(例如,+/–0.5%、+/–2LSB、+/-XmV)
    • VREFHI/VREFLO 配置(内部 1.8V 或外部基准)
    • ADC 输入引脚上的源阻抗和滤波拓扑
    • 适合您的应用的工作温度范围

    此致、

    Zackary Fleenor

  • 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。

    感谢 Zackay 的准确回答! 我会详细检查并在之后关闭。


    此致:
    Erik