校准DS4830光电微控制器的内部ADC失调

摘要：DS4830光电控制器内部的模/数转换器（ADC）失调可随温度和增益设置而变化，但DS4830允许用户测量ADC内部失调。将测得的ADC失调加至ADC失调寄存器，以抵消失调误差。本应用笔记演示利用应用程序校准DS4830内部ADC的失调。

引言

模/数转换器（ADC）将输入电压转换为相应的数字编码。理想的ADC在编码空间内实现这种行为。图1所示为采用2V基准的3位ADC的传递函数。

图1. 1/2 LSB补偿的理想3位ADC

然而，设计一款在所有架构下都满足理想ADC特性的ADC非常困难。由于各种设计限制或约束，转换器存在各种误差，例如积分非线性（INL）、微分非线性（DNL）、增益以及ADC输入失调。

失调误差是ADC最常见的误差。对应于零电压输入（ADC输入连接至地）的ADC数字编码输出称为ADC失调。图2所示为带有失调的3位ADC传递函数。

图2. 带有失调的1/2 LSB补偿3位ADC

DS4830 ADC内部失调

DS4830光电微控制器内置13位ADC和ADC失调寄存器（ADVOFF），用于校准ADC内部失调。工厂对每一DS4830在室温、不同ADC增益ADCG1 （1.216V满幅）下进行失调校准。然而，DS4830 ADC内部失调会随温度和增益变化。

DS4830可测量任意ADC增益设置下的ADC内部失调。然后利用测量值校准ADVOFF寄存器。为测量ADC内部失调，ADC控制器将内部地连接至ADC输入，然后启动ADC转换。ADC控制器具有专用的通道选择地址25，指示ADC控制器测量ADC的内部失调。ADC控制器没有专用的数据缓存器储存ADC的内部失调结果。为存取内部失调转换结果，必须使用ADC控制器的地址覆盖选项。

用于ADC内部失调的地址覆盖选项

默认设置下，ADC转换结果储存在通道编号对应的ADC缓存器内。ADC控制器提供"地址覆盖"选项。该选项允许将ADC转换结果放在任意数据缓存器地址（0-24数据缓存器）。ADC控制寄存器（ADCN）具有地址覆盖控制位LOC_OVR。如果将该位置1，则允许用户选择一个替代位来储存ADC转换结果。ADC状态寄存器（ADST）的ADC转换配置寄存器选择位（ADCFG）置1时，替代位置由ADDATA［12:8］位（ALT_LOC［4:0］）定义。

测量内部失调的ADC配置步骤

以下步骤介绍将DS4830的ADC数据和配置寄存器（ADDATA）配置为测量ADC内部失调信息。

以下位置为ADCN和ADST寄存器的对应值。

地址覆盖位（ADCN.LOC_OVR）置1

ADC配置选择位（ADST.ADCFG）置1

ADC寄存器索引位（ADST.ADIDX［4:0］）置0

写ADDATA寄存器（ADDATA）。ADDATA［4:0］位中的ADC通道选择位ADCH［4:0］应为25。此外，对ADDATA寄存器中的替代位置位ALT_LOC［4:0］执行写操作（0至24之间的任意值）。ADC内部失调转换结果放在替代位置位指向的数据缓冲器位置。例如：

ADDATA = 0x0039；这将ADC配置为内部失调测量，差分模式，替代位置为0，增益为1，ADC右对齐。

ADDATA = 0x4139；这将ADC配置为内部失调测量，差分模式，替代位置为1，增益为3，ADC右对齐。

ADDATA = 0x6439；这将ADC配置为内部失调测量，差分模式，替代位置为4，增益为4，ADC右对齐。

将ADC配置选择（ADST.ADCFG）置0，ADC寄存器索引位（ADST.ADIDX［4:0］）置0。

ADC内部失调和校准

将ADC配置为内部失调测量后，ADCN寄存器中的ADC转换位（ADCONV）置1，开始ADC转换。ADC控制器将内部地连接至ADC输入，以测量ADC内部失调，启动ADC转换。转换结果为实测ADC内部失调。可从ALT_LOC［4:0］位指示（ADC配置期间设置）数据缓存器位置读取转换结果。

为校准ADC内部失调，将实测ADC内部失调取反（二进制补码）加至ADVOFF寄存器。表1为基于实测ADC内部失调的ADVOFF数值示例。这些ADVOFF数值假设工厂校准ADVOFF为0。ADC正常工作期间，最终结果传送至数据缓存器之前，将ADVOFF的数值叠加到转换结果。

注：上电（POR）期间，工厂默认值覆盖校准值。

示例代码

main.c中的代码演示ADC内部失调校准步骤。

流程图