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典型16位模数转换器AD977A的使用心得(续)

作者:yangxixi?? 2007年05月12日 ?? 收藏0
引自博客:yangxixi

上篇博文中以AD977A芯片的Datasheet为基础,介绍了该款模数转换器的使用和典型电路,并从实际工程的角度提出保证AD转换精度需要注意的三个地方。具体文章见:http://www.ednchina.com/blog/yangxixi/26735/message.aspx

这次来说一下,具体应用过程和精度测试的问题。

AD转换芯片是需要时钟选通和启动转换的,可以通过晶振通过分频产生,根据实际需要调整时序。为的是满足采样需要,即每秒钟内采样点数要能够使后续电路或系统需要。我们这里以典型的50Hz正弦波为基础介绍。为得到足够的点进行FFT运算,使得选通信号周期con_xu,周期256,周期256μs;AD启动转换信号con_bi,周期128μs。这样实现了对正弦信号每周期78个点的采样。

该款AD具有增益和偏置可调端。所以在接入系统前需要对AD的采样精度进行调整。在输入上接上期输出范围的典型值,观察AD转换输出,并调整增益和偏置对应的电位器。输入信号使用的是±15V输出的线性电源和电位器分压输出电路,输出电压用万用表测量。对±10V和零点进行调整,其他电压点作精度测试。测试结果如下:

点击看大图

可见,数据转换在小量程处的相对误差偏大,最大出现在零点处,和模数转换原理一致,但大量程时也存在较大误差,估计是零点偏置和增益误差调节没有达到理想精度造成的。也有可能是依靠电位器和普通万用表的测试结果作为标定值,对标准的设定精度有限,造成误差过大。计算标准差不超过0.002,说明测同一稳定值时,转换结果仍会出现波动。观察AD转换的具体数据,转换波动出现过最大为20读数误差,换算成电压为5mV左右,可能是线性电源纹波造成的(一般线性电源的纹波为30mV左右)。

在应用中实际是两路AD,分别搓测试并比较。两路AD的测试结果在下图中都成一条直线,且相近到几乎看不出另一路数据的存在。理论标定值和实测AD转换结果的相关系数均为1。将标定值和实测值拟合出的一条直线,标准路标定直线为y=0.0002+1.0005×x,其线性度为0.038%;而待测路标定直线为y=0.0001+1.0005×x,其线性度为0.054%。

点击看大图

通过上述分析,AD采集精度能达到0.1级,误差较大的点出现在小量程区域,标准差不超过0.002,线性度小于0.06%。但精度和测试过程中出现的波动给实现更高精度的校验仪装置带来一定的困难。可以说,AD转换的功能实现了,说明电路设计合理。但是该AD转换并没有达到16位应有的精度,分析是由于偏置和增益时,没有足够稳定的源和测试工具能够作为标准,造成原本为保证精度预留的调试功能,反而成了最大的误差来源。这是以后应用此类芯片时需要注意的。在现有设备不足时,应避免过多的调节,倒不如直接使用一款普通的AD获得的精度高。

作为一款典型的AD转换器,都需要做上述分析来测试精度。因为作为信号来源是任何装置高精度的基础,如果在源头上就出现在较大误差,那么最后是很难得到高精度的。


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模数转换? AD977A?

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