最佳的解决方案带来高精度

我们还没有完成 PGA-SAR 系统和 △-∑ 转换器之间的比较。在我最后一篇文章（《ADC 吞吐时间：SAR转换器 与 △-∑ 转换器的比较》）中，我们比较了这两种系统的吞吐时间。文中，我们得出了这样的结论：PGA-SAR 系统和我们所研究△-∑转换器的吞吐时间非常接近；70 ksps和 24 ksps 在内。您在电子邮件中称这种差异如此微小，小到没有任何差别。什么是最好的系统？这种评估，看起来像是旗鼓相当，但在精确度方面呢？您会在系统是否可以（平均而言）产生正确的输出值方面想到精确度。您可以利用DC规范（例如：补偿、增益和线性等）来最为贴切地对精确度进行描述。在这种评估中，您应该使用系统设备的最小和/或最大规范值。您可以使用下列公式计算 PGA-SAR 的参考输入 (RTI) 偏移误差：SYSTEM_OFFSET-ERROR = PGA_OFFSET-ERROR + (OPA_OFFSET-ERROR + ADC_OFFSET-ERROR)/ GAIN_PGA您也可以用类似的方法，计算系统的 RTI 增益误差和线性误差。一般而言，您可以利用和的方根 (RSS) 计算方法，将不相关的 DC 误差、偏置增益、偏移量和线性组合在一起。注意，您应该把这些误差归因为系统输入。利用下列公式，您可以组合 DC 误差来确定系统的总不可调误差 (TUE)：TUE_SYSTEM = (SYSTEM_OFFSET-ERROR² + SYSTEM_GAIN-ERROR ² + SYSTEM_{LINEARITY-ERROR}²)总之，随着增益的增加，SAR-ADC 的精确度即 TUE 变得糟糕。其意义可能并非立刻显现，但需记住有两个因素在起作用。增加 PGA 增益，让系统输入满量程电压范围和我们的 12 位系统的实际电压 LSB 大小降低，同时 OPA 和 ADC 的绝对电压误差减少。不幸的是，PGA 偏置电压误差保持恒定。让我们把这种讨论同△-∑转换器的TUE特性进行对比。您中的许多人在这次 EDN 系列期间回复了电子邮件，对我之前发表的《冒一次险，去掉那些比特吧！》文章中所提问题（PGA-SAR 和 △-∑ 转换器哪种最好？）的答案进行了回答。许多读者都认为△-∑转换器在这次比较中获胜。正如所有其他 ADC 一样，△-∑转换器产生偏置、增益和线性DC误差。过程增益与△-∑转换器对模拟增益与 PGA-SAR 电路运用之间的关键区别是，偏置误差不乘以过程增益。另一方面，增益和线性误差与过程增益增加成反比例关系。最终结果是TUE随过程增益的增加而降低。但是，FSR 百分比TUE保持恒定。有时，理论难讲，而事实更容易理解。为了更容易讨论，表 1 列举了顶级 PGA-SAR 系统对比先进 △-∑ 转换器的数据。表 1 将基线数据同 PGA-SAR 系统和 △-∑ 转换器的TUE性能对比。表 1 中，PGA-SAR 系统的器件为 PGA116（可编程增益放大器）、OPA351（运算放大器）和ADS7886（12 位 ADC）。△-∑转换器为ADS1158（24 位ADC）。在特定的精确度评估中，我们发现两个系统都没有 12 位精确度水平性能，但是 PGA-SAR 组合一般较 △-∑ 转换器更加精确。我对您们找到两个具有相当吞吐速率的系统（其中，在其全部增益范围内 PGA-SAR 系统的精确度一般低于 △-∑ 转换器）表示怀疑。逛逛 TI E2E^TM社区，您可以参加其他数据转换器讨论：http://e2e.ti.com/cn/forums/default.aspx?GroupID=10。