双极性 ADC 和差分 ADC 中的失调误差和增益误差
在上一篇文章中，我们讨论了失调误差如何影响单极性 ADC 的传递函数。考虑到这一点，单极性 ADC 的输入只能接受正电压。相反，双极性 ADC 的输入可以处理正电压和负电压。在本文中，我们将探讨双极性和差分 ADC 中的偏移和增益误差规范；并了解失调误差的单点校准。
传递函数——双极性 ADC 理想特性曲线
具有偏移二进制输出编码方案的理想三位 ADC 的传递函数如图 1 所示。
图 1. 具有偏移二进制输出编码的理想三位 ADC 的传递函数，
作为复习，使用偏移二进制系统，中间刻度代码的中心（在我们的示例中为 100）对应于 0 V 输入。低于 100 的代码表示负输入电压，高于 100 的数字值对应正模拟输入。但是，请注意，垂直轴上的代码顺序与单极性 ADC 的顺序完全相同。通过台阶中点的直线为我们提供了 ADC 阶梯响应的线性模型。
另一件需要注意的事情是，上述特性曲线也可以代表具有差分输入的单极性 ADC。由于低于 100 的输出代码表示负值，因此绘制上述传递函数很有帮助，如图 2 所示。
图 2. 显示低于 100 的输出代码的传递函数。
双极性 ADC 失调误差
对于采用偏移二进制编码方案的 ADC，可以通过比较从 100…00 到 100…01 的实际中量程转换与理想 ADC 中的相应转换来发现偏移误差。如图 2 所示，这种转换理想情况下应发生在 +0.5 LSB。图 3 显示了一个偏移值为 -1 LSB 的三位双极性 ADC。
请注意，从 100 到 101 的中值转换发生在 +1.5 LSB 而不是 +0.5 LSB。
请注意，从 100 到 101 的中值转换发生在 +1.5 LSB 而不是 +0.5 LSB。
图 3.偏移值为 -1 LSB 的三位双极性 ADC 的传递函数。
图 4 显示了一个具有正偏移的三位双极性 ADC。
图 4. 具有正偏移的三位双极性 ADC。
在这种情况下，正输入的次转换发生在从 110 到 111 的 +1 LSB 处。对于理想的 ADC，此转换应发生在 +2.5 LSB 处。因此，实际传递函数具有 +1.5 LSB 的偏移量。您还可以通过检查图 4 中橙色直线所示的实际传输曲线的线性模型来获得相同的结果。
双极性 ADC 增益误差
与单极性 ADC 类似，双极性 ADC 的增益误差可以定义为在消除偏移误差后实际转换与理想转换的偏差。增益误差也可以定义为实际线性模型的斜率与理想直线模型的斜率的偏差。
例如，考虑图 5 中所示的特性曲线。
图 5. 特性曲线示例
在本例中，点 A 和 C 分别比理想响应和实际响应的转换高 0.5 LSB。类似地，B 点和 D 点分别选择在理想和实际传输曲线上接近负满量程（010 到 001 过渡以下 0.5 LSB）的位置。穿过 A 和 B 的线是理想响应，而穿过 C 和 D 的线是系统的实际响应。可以将实际斜率与理想斜率进行比较以确定增益误差。
在上面的示例中，理想斜率由下式给出：
坡度_ _ _ _i = C o d e A ? C o d e B V i n , A ? V i n , B= 3 - ( - 3 ) 3 L S B - ( - 3 L S B )= 1计数L S B _ _ _ _
在这个等式中，使用了输出代码的十进制等效值。另外，请注意代码的符号。正如预期的那样，理想的斜率是 1。可以用类似的方式找到测量的斜率：
