理解ADC误差对系统性能的影响（二）

温漂

温漂是规格书中最容易被忽视的一项指标。下面的举例可以说明温度漂移是如何影响ADC性能的（图7）。对于一个12位转换器，要在整个扩展级温度范围（-40°C至+85°C）内保持精度，最大允许的温漂为4ppm/°C。不幸的是，没有任何一个ADC包含有这样高性能的片内基准。如果我们放松要求，将温度范围限制于10°C以内，那么12位ADC的参考电压最多允许25ppm/°C的温度漂移，这对于片内基准来讲仍然是相当严格的要求。即便进行多次样机测试也不能发现这种误差的严重性，因为所采用的元件通常都来自于同一批次。这样，测试结果不能反映规格书中的极端情况，这主要是由于制造工艺的变化而导致。

图7. 电压基准温漂要求和ADC分辨率的关系

对有些系统来讲，参考电压的精度不是一个大问题，因为温度被保持于恒定，避免了温度漂移问题。还有一些系统采用一种比例测量方式，用同一个信号激励传感器和作为参考电压，可以消除基准引起的误差（图8）。因为激励源和基准同时漂移，漂移误差相互抵消。

图8. 比例式ADC转换

在其它系统中，采用补偿手段消除基准漂移通常也很有效。另外也有一些系统并不关注绝对精度，而注重于相对精度。这样的系统允许基准随着时间缓慢漂移，同时又能够提供期望的精度。

电压噪声

另外一个重要指标是电压噪声。它通常规定为RMS值或峰–峰值。要估计它对于性能的影响，需要将RMS值转换为峰–峰值。如果一个2.5V基准在输出端具有500μV的峰–峰电压噪声（或83μV RMS），该噪声会带来0.02%的误差，或将系统性能限制于仅12位，而且这还没考虑任何其它的转换器误差。理想情况下，基准的噪声应该远低于一个LSB ，这样才不至于限制ADC的性能发挥。带有片内基准的ADC通常都不规定电压噪声，这样就将确定误差的任务留给了用户。如果你的设计没有达到预期性能，而你又正在使用内置基准，可尝试采用一个高性能的外部基准，这样你就可以确定造成性能下降的真正元凶是否是内部基准。

负载调整

最后一项指标是基准的负载调整。用于ADC的电压基准通常具有足够的电流可用于驱动其它器件，因此有时也被其它IC使用。其它元件的吸取电流会影响到电压基准，也就是说随着吸取电流的增大，参考电压会跌落。如果使用基准的器件被间歇性地打开和关闭，将会导致参考电压随之上升或下降。如果一个2.5V基准的负载调整率指标为0.55μV/μA，那就意味着当有另外一个器件吸取800μA电流时，参考电压将会改变多达440μV，这将带来0.0176%的误差（440μV/2.5V），或占去现有误差余量的几乎20%。

其它温度效应

接下来继续讨论温度相关的问题，另外还有两项指标通常很少有人关注，那就是失调漂移和增益漂移。这两项指标一般只给出典型数值，用户只能自己判断它是否足以满足系统要求。失调和增益的漂移可采用多种不同方法加以补偿。一个办法是仔细测出失调和增益漂移的完整数据，并在存储器中建立一个表格，然后随着温度的变化调节测量值。然而，这是一项繁重的任务，因为每个ADC必须单独补偿，而且补偿工序非常费时。第二个办法是只在温度发生显著变化时才执行校准。