使用DS1863/DS1865的内部校准和右移位增强ADC性能

DS1863和DS1865控制器/监控器使用内部校准和右移位(可扩展动态范围)可极大地增强内部13位ADC的性能，无需增加成本和尺寸即可达到更高的精确度和准确度。此外，DS1863/DS1865的内部校准还具有可编程增益和可编程偏移，从而可以省去大部分的外部信号调理电路。在ADC之前的模拟域中提供可编程增益，对输入信号进行放大或衰减，这样可以充分利用ADC的整个动态范围。然后在数字域，通过右移再将数字输出同比缩小(除以某数)，从而使所需的(或者SFF-8472所要求的) LSB保持不变，甚至对用户透明。 模拟监测输入

DS1863/DS1865的MON输入框图如图1所示。为简明起见，只画出了其中一路输入，所有的四个MON输入(MON1、MON2、MON3和MON4)原理相同。MON输入用来监测信号，例如Tx功率和Rx功率。

图1. DS1863/DS1865 MON输入框图

如图1所示，一个单端电压加于DS1863/DS1865的MON引脚。在模拟域中，该电压被送入一个可编程增益单元中。该增益单元可对MON通道进行校准，以获得需要的LSB或满量程电压。这个满量程电压是需要的LSB 2n，其中n为位数。此外，增益单元还可将小输入信号放大，以便最大限度利用ADC动态范围。稍后将对此进行详细说明。

增益单元之后是13位ADC。13位转换结果以左对齐的2字节(16位)数字量形式输出。这个ADC能输出从0000h至FFF8h的数字值。

通过用户可编程数字偏移可以对ADC之后的数字信号进行进一步调整。数字偏移功能通过简单的数字相加，在内部增加正向或负向偏移。必须指出的是，正向偏移将钳位在FFF8h数值上；负向偏移将具有小于FFF8h的满量程数值(因为负向便移须从转换结果中扣除)。这种情况下，最小值仍为0000h。有关数字偏移的更详细信息请参见后面的偏移寄存器部分。

右移位是数字量输出前的最后一部操作。每一路MON输入都有3个控制位，用来控制需要的右移次数(右移位的好处将在后面讨论)。如果将此3位设为0，则禁止右移功能。与偏移一样，右移位也会影响满量程数字输出。例如，若将其设置成右移2位，则满量程数字输出变为3FFEh。移位完成后，数值将被写入相应的寄存器中，从这里用户可以读取转换结果(存储器的低半区，寄存器64h-6Bh)。这也是用来进行报警及警告比较的参数。

关于密码访问的说明

四个MON输入的增益和偏移值的设置都在DS1863/DS1865的表02h中。读写这些数值，需要2级密码访问(PW2)。如果2级访问密码被输入到密码登录字节(PWE位于存储器的低半区，寄存器7Bh-7Eh)，访问将被批准。

工厂校准MON输入

每个DS1863/DS1865 MON输入都已经在工厂调整为2.5V满量程电压。而且，每一个数字偏移也已经在工厂设置为0，所以0V的输入即意味着0000h数字输出。右移位的工厂默认设置值也为0。工厂校准后的DS1863/DS1865的传递函数示于图2中的B图，稍后将详细介绍。

对于0至2.5V输入电压，工厂校准过的器件将输出8192个量化值中的一个，为13位转换提供305μV的分辨率(2.5V/8192)。理想情况下，将被量化的输入信号是一个0到2.5V的信号，这样就可利用整个转换范围。然而，现实情况并非总是如此。以接收功率(Rx 功率)为例， 0到0.5V的输入电压就很常见，这意味着80%的数字输出码永远不会用到。这对于可产生8192个数字码的13位ADC来说，只能输出1638个码之一。剩下的6554个数编码将永远不被使用。而且，对于用到的1638个码来说，分辨率仍为305μV。

为了更好的利用13位ADC，DS1863/DS1865 MON值必须被重新校准为0.5V的满量程电压。但是，仅仅重新校准MON并不能解决输入信号的问题，因为此时LSB会改变，且不再与所要求的LSB匹配。从根本上讲，为了得到ADC的最佳性能，必须使用右移位并进行增益和偏移值的调整。

内部校准和右移位

内部校准和右移位在被监视信号较小、没有利用整个ADC动态范围时最有用。模数转换之前，在模拟域中先将信号放大一定的倍数，然后在数字域中再除以相同的系数，这样所需的LSB保持不变。而精密度和准确度在每右移一位(最多3位)时提高了2倍。在3次右移位之后，精密度或准确度将不会再有改善。

用内部校准和右移位的好处可用图2所示的例子予以恰当的说明。其中图A为一被监视信号的电压—时间曲线。该信号在0到0.5V之间摆动。图B和图C为MON输入电压—数字输出曲线，分别代表经工厂校准的传递函数，以及采用2次右移和满量程电压为2.5V / 4 = 0.625V时的传递函数。0.625V的满量程电压意味着被浪费掉的码更少，因为转换结果比2.5V满量程时扩大了4倍， 而接下来它又被除以4而同比缩小(2次右移位)。下面将讨论确定右移位数以及与之相关联的满量程电压的根据。这里只使用2次右移位来比较有右移位与无右移位的差别。所采用的器件设置以及与每一个传递函数相关的计算列于相应的传递函数下面。