深入分析那些在信號(hào)鏈中累積的直流誤差類型

轉(zhuǎn)換器是信號(hào)鏈的瓶頸，最終決定著信號(hào)的表示精度。因此，轉(zhuǎn)換器的選擇是設(shè)定系統(tǒng)整體要求的關(guān)鍵。在信號(hào)鏈中，可能會(huì)累積的誤差有兩類——即直流和交流誤差。

直流或靜態(tài)誤差（如增益和失調(diào)誤差）有助于了解信號(hào)鏈的精度或靈敏度；? 交流類誤差也稱為噪聲和失真，限制著系統(tǒng)的性能和動(dòng)態(tài)范圍。

這兩類誤差都需要了解，因?yàn)槎咦罱K決定著系統(tǒng)的分辨率。本文將專門分析直流誤差，根據(jù)其與無(wú)源和有源器件的關(guān)系，對(duì)每種不精確性進(jìn)行細(xì)分。

分析誤差前，先對(duì)信號(hào)鏈分個(gè)級(jí)

圖 1 是一種可以達(dá)到 0.1% 精度要求的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，也就是說(shuō)，每輸入 1V 的電壓，輸出要么為 0.99388V，要么為 1.00612V。因此，轉(zhuǎn)換器規(guī)定的動(dòng)態(tài)范圍為 60dB 或 9.67ENOB，假設(shè)其滿量程電壓為 10 V。轉(zhuǎn)換器有兩個(gè)放大器級(jí)、一個(gè)多路復(fù)用器和一個(gè) ADC。本分析將忽略傳感器、電纜、連接器、PCB 寄生電容和任何外部影響/誤差，因?yàn)檫@些情況在很大程度上取決于我們要測(cè)量的具體應(yīng)用或信號(hào)。

圖1. 此簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)采集信號(hào)鏈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)精度為0.1%。

為了給各誤差提供參考，應(yīng)將分析的各級(jí)細(xì)分成各個(gè)部分。我們將數(shù)據(jù)采集信號(hào)鏈分為四個(gè)級(jí)——