ppm與LSB含義,換算

2021-10-23 23:18:34 字數 1921 閱讀 4433

n表示adc位數

一、ppm:百萬分之一

ppm是英文part per million的縮寫,表示百萬分之幾,在不同的場合與某些物理量組合,常用於表示器件某個直流引數的精度。下面舉例說明。

1.用於描述電壓基準(voltage reference)的溫度漂移值大小

在基準電壓的資料手冊裡,我們會找到乙個描述基準效能的直流引數,稱為溫度漂移(也稱溫度係數)或簡稱tc(temperature coefficient),通常以ppm/℃表示。對於基準電壓而言,1ppm/℃表示當環境溫度在某個參考點(通常是25℃)每變化1℃,輸出電壓偏離其標稱值的百萬分之一。例如,某電壓基準標稱值為2.5v,tc為±10ppm/℃,那麼當環境溫度在25℃基礎上每變化1℃和10℃時,其輸出電壓將變為:

2.5v±10ppm/℃x1℃=2.5v±0.000025v

2.5v±10ppm/℃x10℃=2.5v±0.00025v

二、lsb:英文 least significant bit,中文義最低有效位。

當選擇模數轉換器(adc)時,最低有效位(lsb)這一引數的含義是什麼?有位工程師告訴我某某生產商的某款12位轉換器只有7個可用位。也就是說,所謂12位的轉換器實際上只有7位。他的結論是根據器件的失調誤差和增益誤差引數得出的,這兩個引數的最大值如下:

失調誤差 =±3lsb,

增益誤差 =±5lsb,

乍一看,覺得他似乎是對的。從上面列出的引數可知最差的技術引數是增益誤差(±5 lsb)。進行簡單的數**算,12位減去5位解析度等於7位,對嗎?果真如此的話,adc生產商為何還要推出這樣的器件呢?增益誤差引數似乎表明只要購買成本更低的8位轉換器就可以了,但看起來這又有點不對勁了。正如您所判斷的,上面的說法是錯誤的。

讓我們重新來看一下lsb的定義。考慮乙個12位序列轉換器,它會輸出由1或0組成的12位數串。通常,轉換器首先送出的是最高有效位(msb)(即lsb + 11)。有些轉換器也會先送出lsb。在下面的討論中,我們假設先送出的是msb(如圖1所示),然後依次送出msb-1 (即 lsb + 10)和msb -2(即lsb + 9)並依次類推。轉換器最終送出msb -11(即lsb)作為位串的末位。

lsb這一術語有著特定的含義,它表示的是數字流中的最後一位,也表示組成滿量程輸入範圍的最小單位。對於12位轉換器來說,lsb的值相當於模擬訊號滿量程輸入範圍除以2^12 或 4,096的商。如果用真實的數字來表示的話,對於滿量程輸入範圍為4.096v的情況,乙個12位轉換器對應的lsb大小為1mv。但是,將lsb定義為4096個可能編碼中的乙個編碼對於我們的理解是有好處的。

讓我們回到開頭的技術指標,並將其轉換到滿量程輸入範圍為4.096v的12位轉換器中:

失調誤差 = ±3lsb =±3mv,

增益誤差 =±5lsb = ±5mv,

這些技術引數表明轉換器轉換過程引入的誤差最大僅為8mv(或 8個編碼)。這絕不是說誤差發生在轉換器輸出位流的lsb、lsb-1、lsb-2、lsb-3、lsb-4、lsb-5、lsb-6和 lsb-7 八個位上,而是表示誤差最大是乙個lsb的八倍(或8mv)。準確地說,轉換器的傳遞函式可能造成在4,096個編碼中相差最多8個編碼。例如,誤差為+8lsb ((+3lsb失調誤差) + (+5lsb增益誤差)) 的乙個12位轉換器可能輸出的編碼範圍為0 至 4,095,實際的有效編碼為4096/8 ,即2^9=512個。這個例子給出的都是最壞情況。在實際的轉換器中,失調誤差和增益誤差很少會如此接近最大值。

在實際應用中,由於adc失調或增益引數的改進而使效能提公升的程度微不足道,甚至可以忽略。但是,對於那些將精度作為一項設計目標的設計人員來說,這種 假設太過絕對。利用韌體設計可以很容易地實現數字校準演算法。但更重要的是,電路的前端放大/訊號調理部分通常會產生比轉換器本身更大的誤差。

通過上面的討論可以對本文開頭提到的錯誤結論有乙個更為全面而清晰的認識。事實上,上述的12位轉換器的精度約為11.997位。採用微處理器或微控制器可以利用簡單的校準演算法消除這種失調和增益誤差,這對設計人員來說無疑是個好訊息。

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