Berechnung der absoluten Fehlerspanne einer Schaltung

Ich muss die absolute Fehlerspanne einer Messschaltung berechnen, die aus einem DAC und einem ADC besteht. Der DAC (MCP4725) hat eine Fehlerspanne von +-2 LSB und der ADC (ATMEGA328P) hat eine Fehlerspanne von +-2 LSB. Denken Sie daran, dass die Auflösung des DAC 12 Bit und die des ADC 10 Bit beträgt.

Ich habe nachgesehen und etwas über "Fehlerfortpflanzung" gefunden, was die praktikabelste Lösung dafür zu sein scheint (unter der Annahme, dass der Fehler für jeden IC die Fehlermarge geteilt durch die Auflösung ist).

Danke!

Die absolute Fehlerspanne wird verwendet, um das Halbspektrum von Werten für eine gegebene %-Vertrauensanforderung in einem Messsystem zu definieren. Dazu gehören Signal-/Rauschverhältnis, Signal-Auflösungsverhältnis, THD, Vref-Fehler, Temperaturbereich, Schaltplan-/Layout-/Verkabelungsfehler, Taktgeschwindigkeit, CM- und DM-Rauschen, Oversampling-Rate, Mittelwertbildung, Codefehler. Einige Faktoren können jedoch durch Kalibrierungs- und Designverbesserungen verbessert werden. Es dauert viermal so lange mit Durchschnittswerten, um 1 Bit an Genauigkeit zu gewinnen, wenn Rauschen zufällig erscheint. Andernfalls muss das SNR >=62dB sein.
Genauigkeitsspezifikationen gehen immer von null Designfehlern in Software, Hardware, Layout, Verkabelung, EMI-Unterdrückung, Versorgungsdrift und mangelnder Erfahrung aus. Dasselbe gilt für MTBF. Fehler im Anwendungsdesign werden ausgeschlossen.
Planen Sie, den ADC-Stillmodus zu verwenden und den Analogkomparator zu deaktivieren?
@TonyStewart.EEsince'75 Ich habe nichts über den "ADC Quiet Mode" gefunden, aber ich habe den Analog-Komparator deaktiviert.
Planen Sie die Verwendung eines Nyquist-Bandsperrfilters? Wechseln Sie in den ADC-Rauschunterdrückungsmodus (oder Leerlaufmodus). Der ADC startet eine Konvertierung, sobald die CPU angehalten wurde. Wenn keine anderen Unterbrechungen auftreten, bevor die ADC-Konvertierung abgeschlossen ist, wird die ADC-Unterbrechung die CPU aufwecken und die Unterbrechungsroutine ADC Conversion Complete ausführen.
Obwohl Andy die ideale Konvertierung beschreibt, beantwortet es nicht den schlimmsten Fall. Innerhalb des IC gibt es Rauschquellen, die eine unbekannte Fehlermenge beitragen, wenn andere digitale Uhren oder Kanäle als der ADC laufen.
Okay, danke Toni! Ich werde solche Änderungen an meinem Code implementieren. Noch einmal Danke!
Die Conversion-Rate wirkt sich auch auf die Genauigkeit aus. Ich schlage vor, Sie implementieren einen Closed-Loop-Test mit DAC und ADC und verwenden den LC-Filter mit einer Bandgap-Referenzversorgung. Normalerweise fragt der Designer nach einer Spezifikation, anstatt gefragt zu werden, wie gut oder schlecht sie ist.

Antworten (1)

Konvertieren Sie ADC-Fehlerzählungen (LSbs) in reelle Zahlen (Spannungen) und addieren Sie dann die äquivalenten DAC-Fehlerspannungen zu den ADC-Fehlerspannungen. Sie müssen jedoch auch Folgendes für jeden berücksichtigen und nicht ignorieren.

  • integraler Nichtlinearitätsfehler
  • differentielle Nichtlinearität
  • Bereichsfehler gewinnen
  • Nullpunktverschiebungsfehler
  • Referenzspannungsfehler

Alle oben genannten Fehler können additiv sein, wenn Sie also Gesamtfehler im schlimmsten Fall wünschen, müssen Sie sie für beide Teile summieren. Sie sollten auch Temperaturschwankungen von der Umgebung berücksichtigen und wie sehr dies die Dinge verschlimmert. Beispielsweise ist die Spannungsreferenz wahrscheinlich am stärksten betroffen, und dieses Problem kann sehr schwerwiegend sein.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Danke! Wie kann ich die Fehler auf Spannung ändern, um die von Ihnen erwähnten Fehler zu berücksichtigen? Multipliziere ich die Referenzspannung mit dem Quotienten aus Fehler und Auflösung? (Vref * (Fehler/Auflösung))
Wenn Sie ein 10-Bit-Gerät haben, beträgt der Skalenendwert 1023 Bit, und wenn die volle nominelle Eingangsspannungsspanne des Geräts (z. B.) 10,23 Volt beträgt, entspricht 1 LSb 10 mV. Sie können die Referenzspannung verwenden, aber der Teufel steckt im Detail und bezieht sich nicht immer einfach auf die volle Eingangsspanne.
Messunsicherheit ist ein wichtiges Lernthema. Sie können entweder viele statistische Messungen von genauen Spannungen oder den Effektivwert der berechneten Fehler für einfache Anwendungen verwenden, um die UOM (die Unsicherheit) zu berechnen.
@ user1831847 Oder Sie können Worst-Case-Fehler verwenden, wenn die Frage fragt.
@Andyaka In der Statistik liegt der schlimmste Fehler im Ende der Normalverteilung und das ist unendlich (
± ∞
:-)
Versuchen Sie nicht, mit mir schlau zu werden. Sie haben eine Aussage gemacht, ohne die Frage zu berücksichtigen, und dies könnte weniger Sterblichen den Verdacht geben, dass meine Antwort irgendwie fehlerhaft war. Ja, wenn es um die Analyse des RMS-Fehlers geht, ist das, was Sie sagen, gültig, aber bei der Messung von DC-Anwendungen ist der absolute Fehler das, woran meine Kunden interessiert sind.
Es gibt Rauschquellen innerhalb der CPU, die deaktiviert werden müssen, um die absolute Genauigkeit von 2 Bit zu erreichen.
Selbst die Verwendung eines 3-MHz-ADC-Takts hat einen 3-Bit-Fehler in der Spezifikation, und das ist nur typisch, und es gibt viel mehr Quellen für Systemmessfehler als in Ihrer hervorragenden Antwort.
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