1.6.Другие виды ошибок, возникающих при преобразовании сигнала

Кроме ошибок квантова­ния, присущие всем преобразователям сигнала с конечным разрешением по амплитуде, и ошибок, связанных с инерционностью самого процесса преобразования, имеются и другие ошибки, которые также следует принимать во внимание.

1. Смещение нуля АЦП

На рис. 8(а) показан вид передаточной характеристики АЦП со смещением нуля. Эта ошибка обусловлена напряжениями смещения и токами смещения операционных усилителей, применяемых в преобразователях. Результирующая полная ошиб­ка Е включает в себя ошибки квантования и смещения.

2. Нелинейность, ошибки в чувствительности или в масштабном множителе АЦП.

Эта разновидность ошибки, показанная на рис. 8(с), проявляется в том случае, когда чувствительность АЦП, например, слишком велика. Са­мыми нежелательными ошибками в АЦП являются ошибки, вызываемые нелинейностью. Некоторые виды таких ошибок показаны на рис. 9. Нели­нейности, изображенные на рис. 9(а) и (б), возникают из-за отклонения от номинальных значений сопротивлений резисторов, определяющих вклад различных битов в результирующую величину на выходе ЦАП. Очень опас­ный вид нелинейности показан на рис. 9(с) и (d). Здесь отклонение сопротивлении резисторов настолько велико (или один из переключателей не срабатывает), что одно или несколько возможных значений сигнала на циф­ровом выходе оказываются совсем пропущенными. Иногда такую ошибку называют «пропуском бита». Как показано в верхней части характеристики на рис. 9(с), подобного рода ошибки могут происходить из-за так называ­емой погрешности в монотонности. Такая ошибка особенно опасна в систе­мах с обратной связью. Сначала с ростом V_A увеличивается также и D, но в некоторой точке вблизи ошибки в монотонности D начинает уменьшаться. В результате этого изменяется полярность обратной связи (происходит сдвиг по фазе на 180°), переводя отрицательную обратную связь в положительную. Такого рода чрезмерная нелинейность может вызвать неустойчивость систем с автоматическим управлением.

Рис. 8. (а) Передаточная характеристика АЦП с ошибкой смещения. (б) Эквивалентная ошибка цифрового выхода Е в таком АЦП как функция вход­ного напряжения V_A. (с) Передаточная характеристика АЦП с ошибкой в чувствительности или в масштабном множителе. (d) Ошибка цифрового вы­хода Е в таком АЦП в зависимости от входного напряжения V_A.

Рис. 9. (а) АЦП с нелинейной передаточной характеристикой. (б) Соответ­ствующая ошибка цифрового выхода Е. (с) АЦП с пропуском бита и немоно­тонностью передаточной характеристики, (d) Ошибка на выходе такого АЦП.