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作者：德州儀器 精密測試設備依靠精確的數據轉換器，確保所有測量結果都能準確地反映受測器件的狀態(tài)。在測試和測量中，任何偏移誤差、增益誤差或有效位數減少都將對測量結果產(chǎn)生負面影響。然而，遺憾的是，在高精度系統中，所有這些誤差都無(wú)法完全避免。溫度漂移或長(cháng)期漂移等問(wèn)題最終會(huì )以增益誤差或偏移誤差的形式表現出來(lái)。因此必須進(jìn)行校準，確保所有測量結果都是準確的。 要實(shí)現有效的校準，必須提供穩定不變的電壓電平。通俗地講，可以稱(chēng)之為“黃金基準”。模數轉換器 (ADC) 或數模轉換器 (DAC) 測量這些已知電壓電平時(shí)，可以比較測量結果并使用任何差值來(lái)確定增益誤差和偏移誤差。圖 1 展示了此電路的配置示例。 
圖 1 ADC 校準的電路配置示例 在量化增益誤差和偏移誤差后，軟件可以對這些差值進(jìn)行補償。這種校準方法對于確保測試應用的準確測量至關(guān)重要，它完全依賴(lài)于盡可能保持不變的黃金基準。當然，任何電路都不可能完全不變，因此即使是高精度的電壓基準，隨著(zhù)時(shí)間的推移也會(huì )出現微小漂移。 埋入式齊納二極管電壓基準及其在校準中的重要性 如果黃金基準隨著(zhù)時(shí)間發(fā)生變化，整個(gè)系統的精度都會(huì )受到影響。影響系統精度的黃金基準參數包括長(cháng)期漂移、溫度漂移和噪聲。 如果選擇的電壓基準要將表 1 中所列參數引起的誤差降至最低，則會(huì )選擇具有內部加熱器的埋入式齊納電壓基準。埋入式齊納電壓基準能夠提供在時(shí)間和溫度變化下漂移極小的電壓電平，并具有超低噪聲。德州儀器的 REF80 就是此類(lèi)器件的一個(gè)例子。表 1 還包括一些 REF80 性能規格。 表 1 電壓基準參數和 REF80 規格
0.1Hz 至 10Hz 噪聲和溫度漂移會(huì )影響電壓基準的輸出，從而導致校準誤差。不過(guò)，對于校準而言，最重要的規格是長(cháng)期漂移，因為該參數直接影響整個(gè)系統需要校準的頻率。 增加半導體測試設備的系統校準間隔時(shí)間 在測試和測量設備中校準 ADC 和 DAC 時(shí)，埋入式齊納電壓基準有助于確定 ADC 和 DAC 輸出值的偏移程度。盡管埋入式齊納電壓基準隨時(shí)間變化很小，但在高精度測試設備中，仍必須考慮輸出電壓的微小變化。許多測試和測量系統需要在幾個(gè)月后校準黃金基準，確保依賴(lài)于黃金基準的系統校準依舊準確。圖 2 展示了 REF80 的長(cháng)期漂移。
圖 2 REF80 輸出電壓長(cháng)期漂移 圖 2 的幾個(gè)重要方面展示了為什么 REF80 非常適合高精度測試和測量系統的校準。首先，大多數輸出電壓漂移發(fā)生在器件運行的前 336 小時(shí)（或 14 天）內。這一點(diǎn)很重要，因為輸出電壓漂移穩定得越快，校準需求就越少，這是因為輸出電壓幾乎不會(huì )發(fā)生同樣大的漂移。換句話(huà)說(shuō)，長(cháng)期漂移的降低也會(huì )減少所需的校準次數。對于自動(dòng)測試設備中的參數測量單元，該結果尤其重要（請參閱圖 3）。
圖 3 自動(dòng)測試設備中的參數測量單元方框圖 自動(dòng)測試設備必須每隔幾個(gè)月后進(jìn)行一次校準，確保黃金基準的輸出電壓漂移不會(huì )影響測試儀測量的精度。每次校準時(shí)，整個(gè)系統都必須離線(xiàn)，這會(huì )耗費時(shí)間和成本。使用 REF80 等埋入式齊納電壓基準能夠減少校準所需的時(shí)間和成本。 結語(yǔ) 通過(guò)將 REF80 與高級校準方法結合使用，精密測試和測量應用能夠盡可能長(cháng)時(shí)間地保持準確性。如果沒(méi)有像 REF80 這樣的精度，測試和測量將無(wú)法提供必要的結果，也不會(huì )推動(dòng)先進(jìn)電子產(chǎn)品持續發(fā)展。在我們努力開(kāi)啟精度新時(shí)代時(shí)，REF80 等器件可助您一臂之力。 |
