adc增益误差gainerror及校准calibration详解

ADC 增益误差Gain Error详解及校准Calibration

增益误差是指ADC实际传输特性曲线和理想传输特性曲线的偏差程度。增益误差的单位是%FSR（满量程值）。如果没有校准，那么增益误差会信号输出的准确性。例如，⼀个16位的ADC，增益误差为±%，意味着在最⼤ADC输出时，会带来7位（131）的误差。

如上图所⽰，红线为理想ADC的传输特性曲线，蓝线为实际ADC的传输特性曲线（注意，两条曲线没有考虑其它信号源所带来的误差和⾮线性）。对于⼀个理想的ADC来说，如果模拟输⼊和数字输出在x轴和y轴增量相等，则它们之间便的传输特性便如图中红⾊虚线所⽰（k=1）。然⽽，实际的ADC传输特性并⾮如此，蓝⾊虚线的增量系数并不等于1。红⾊和蓝⾊虚线的差值，便是Gain error。因此，就需要校准来尽量减⼩或消除增益误差。消除的办法，可以采⽤两点或多点校准的办法进⾏。校准ADC增益误差的办法

校准ADC增益误差需要⼀个准确的基准（通常为Band gap Ref）。对于⼀个实际的ADC来说，传输特性曲线并⾮是⼀条直线。换句话说，ADC输出和输⼊并不是线性关系。如下图所⽰。

最常⽤的⼀种校准⽅法是两点标定法。

这⼀⽅法假定ADC传输特性是⼀条直线。这种⽅法对于低输⼊是⼀个很好的选择，并有效地降低校准的成本。在两点标定中，⼀个点可以选在AD输⼊的最低点，另⼀个选在接近最⾼点处。

举例来说，⼀个单端输⼊的ADC，输⼊范围为，我们可以采⽤⼀个基准为Vref1=0V和⼀个为Vref2=的来进⾏校准。校准公式为：

增益系数=（Vref2时实际输出- Vref1时实际输出）/（Vref2时理想输出- Vref1时理想输出）例如，⼀个输出对于⼀个Vref时的实际输出为99，⽽增益系数通过计算为，则实际输出为99*=.

另外⼀种⽅法是多点标定法，就是采⽤将ADC输⼊范围划分成不同的区间，每个区间上⽤两点标定的⽅法进⾏。此处不再赘述。