PC计算机测控技术及应用 教学课件 作者 李世平 第5－7章 第7章.ppt

　　·A/D转换器的误差估算 　　线性误差：±0.012%#; 　　量化误差：±213×100%=±0.012%#; 　　滤波器的混叠误差取0.01%。采样/保持器和A/D转换器的增益和失调误差，均可以通过零点和增益调整来消除。 　　按绝对值代数和的方式进行误差综合，系统总误差为混叠误差、采样/保持器的线性误差以及A/D转换器的线性误差与量化误差之和， 即 ±(0.01+0.01+0.012+0.012)%=±0.044% 按平方根方式综合， 总误差为 ③ 工作温度范围（25℃±15℃）内误差估算。 ·采样/保持器的漂移误差： 失调漂移误差：±100×10-6×15=±1.5×10-3(V) 相对误差： 　　增益漂移误差：±10×10-6×15=±0.015% 　　±15 V电源电压变化所产生的失调误差(设电源电压变化均为1%)为 200×10-6×15×1%×2=6×10-5(V)=60(μV)(可以忽略) 　　·A/D转换器的漂移误差： 　　增益漂移误差： (±25×10-6)×15×100%=±0.037% 　　失调漂移误差： (±7×10-6)×15×100%=±0.010% 　　电源电压变化的失调误差(包括±15 V和+5 V的影响)： ±(0.004×2+0.001)%=±0.009% 按绝对值代数和的方式综合， 工作温度范围内系统总误差为 ±(0.015+0.015+0.037+0.010+0.009)%=±0.086% 按平方根方式综合， 系统总误差则为 　　计算表明，总误差满足要求。因此，各个器件的选择在精度和速度两个方面都满足系统总指标的要求。器件的选择工作到此可以结束。在器件选择完成之后，就可以着手印刷电路、 接口、 软件等方面的设计了。 　　2) 系统的通过速率与采样误差 　　多路数据采集系统在工作过程中，需要不断地切换模拟开关，采样/保持器也交替地工作在采样和保持状态下，采样是个动态过程。  　　采样/保持器接收到采样命令后，保持电容从原来的保持状态进入跟踪输入信号状态，直到经过捕获时间tAC后，输出电压接近输入电压值。采样/保持器输出电压达到精度指标(与被测电压的误差在0.1%～0.01%范围之内)。 　　控制器发出保持命令后，保持开关需要延时一段时间tAP(孔径时间)才能真正断开，这时保持电容才开始起保持作用。如果在孔径时间内输入信号发生变化，则产生孔径误差。只要信号变化速率不太快，孔径时间不太长，孔径误差可以忽略。  　　采样/保持器进入保持状态后，需要经过保持建立时间ts， 输出才能达到稳定。可见，发出采样命令后，必须延迟捕获时间tAC再发保持命令，这样才可以使采样保持器捕获到输入信号。发出保持命令后，经过孔径时间时和保持建立时间 ts延迟后再进行A/D转换，这样可以消除由于信号不稳定引起的误差。 　　多路模拟开关的切换也需要时间，即本路模拟开关的接通时间ton和前一路开关的断开时间toff。如果采样过程不满足这个时间要求，就会产生误差。  　　另外，A/D转换需要时间，即信号的转换时间tc和数据输出时间tout。  　　系统的通过速率的倒数为吞吐时间，它包括模拟开关切换时间(接通时间ton和断开时间toff)、采样/保持器的捕获时间tAC、孔径时间tAP、保持建立时间ts、A/D转换时间tc、数据输出时间tout。系统通过周期(吞吐时间)tTH可用下式表示： 　tTH＝ton＋toff＋tAC＋tAP＋ts＋tc＋tout (7-18) 　　为了保证系统正常工作，消除系统在转换过程中的动态误差，模拟开关对N路信号顺序进行等速率切换时，采样周期至少为NtTH，每通道的吞吐率为 (7-19) 　　2. 模拟电路的误差 　　1) 模拟开关导通电阻Ron的误差 　　模拟开关存在一定的导通电阻，信号经过模拟开关会产生压降。模拟开关的负载一般是采样/保持器或放大器。显然， 开关的导通电阻Ron越大，信号在开关上的压降越大，产生的误差也越大。另外，导通电阻的平坦度Ron表明导通电阻的起伏。导通电阻的变化会使放大器或采样/保持器的输入信号波动，引起误差。误差的大小和开关的负载的输入阻抗有关。 一般模拟开关的导通电阻为100～300 Ω，放大器、采样/保持器的输入阻抗为109～1012Ω左右，导通电阻引起输入信号的误差为1/(106～109)左右，可以忽略不计。 　　如果负载的输入阻抗较低，为了减少误差，可以选择低阻开关，有的模拟开关的电阻小于100 Ω，如MAX312_314的导通电阻仅为10 Ω。 　　2) 多路模拟开关泄漏电流Is引起的误差 　　模拟开关断开的泄漏电流Is一般在1 nA左右，当某一路接通时，其余各路均断开，它们的泄漏