汽車電子設(shè)計(jì)中的Worst Case理論計(jì)算及應(yīng)用實(shí)例

　　根據(jù)S12ZVM數(shù)據(jù)手冊(cè)(見參考文獻(xiàn)^[1])，VDDX/VDDA的誤差為0.15 / 5 = +/-3%;分壓網(wǎng)絡(luò)的誤差為+/-5%。

　　需要說明的是，這里分壓網(wǎng)絡(luò)的5%的誤差來自理論上的最壞可能(即邊界電壓)。如果我們選取一定數(shù)量的芯片樣本，統(tǒng)計(jì)其分壓比，會(huì)發(fā)現(xiàn)在正常工作電壓范圍(如9～18V)內(nèi)，分壓比會(huì)集中在典型值2%附近。由于本文討論的主題為worst case，所以這里還是取最大值5%作計(jì)算，此時(shí)總誤差為5% + 3% = 8%。下面我們將從參考電壓和分壓網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)方向來減小測(cè)量誤差。

　　3.3 利用Bandgap減小參考電壓的誤差

　　S12ZVM集成了內(nèi)部參考電壓源Bandgap，由數(shù)據(jù)手冊(cè)(見參考文獻(xiàn)^[1])可知，Bandgap在全溫度范圍內(nèi)輸出電壓范圍是(1.14V～1.28V)。對(duì)單顆芯片而言，Bandgap的誤差包括對(duì)輸入電壓的誤差(+/-5mV)以及對(duì)環(huán)境溫度的誤差(+/-20mV)，所以其總誤差最大為(5mV + 20mV) / 1.14V = 2.2%。

　　工廠對(duì)每一顆S12ZVM的Bandgap都作了測(cè)量，參考電壓是準(zhǔn)確的+5V，其結(jié)果保存在S12ZVM的內(nèi)部Flash中，即：

　　最后根據(jù)換算出的參考電壓和分壓的比例，就可以計(jì)算當(dāng)前的系統(tǒng)電壓即蓄電池電壓，即：

　　這里對(duì)系統(tǒng)電壓測(cè)量的總誤差為Bandgap的誤差加上分壓網(wǎng)絡(luò)的電壓誤差，即2.2% + 5% = 7.2%。

　　3.4 產(chǎn)線上的持續(xù)改進(jìn)

　　在成本允許的情況下，圖3描述了持續(xù)改進(jìn)的方法。

　　圖3在圖2的基礎(chǔ)上增加了分壓電路(R3和R4)，以避開S12ZVM內(nèi)部分壓電路帶來的誤差。這時(shí)系統(tǒng)電壓的總測(cè)量誤差為外部分壓電路的誤差加上Bandgap的誤差，參考圖1和圖2，總誤差為1% + 1% + 2.2% = 4.2%。

　　值得一提的是，如果我們?cè)谏a(chǎn)測(cè)試環(huán)節(jié)給系統(tǒng)提供精確的+12V，并測(cè)量電路板上R3與R4之間的電壓，就可以得到更為精確的分壓比，從而把分壓電路的誤差從2%降至更低。

　　4 內(nèi)部參考時(shí)鐘的頻率精度及校準(zhǔn)

　　在很多應(yīng)用中，單片機(jī)會(huì)以內(nèi)部參考時(shí)鐘作為時(shí)鐘基準(zhǔn)。內(nèi)部參考時(shí)鐘的精度一般受三個(gè)因素的影響：制造工藝(即個(gè)體差異)、溫度以及電壓。其中個(gè)體差異帶來的偏差較大(有時(shí)可能在+/-20%之間);環(huán)境溫度(-40～+125℃)對(duì)內(nèi)部參考時(shí)鐘的影響一般不大于2%;通常在汽車應(yīng)用中，溫度對(duì)電源的影響較小，所以由溫度引起的電源波動(dòng)繼而對(duì)內(nèi)部參考時(shí)鐘的影響可以忽略不計(jì)。

　　在LIN總線的應(yīng)用中，LIN對(duì)結(jié)點(diǎn)時(shí)鐘精度的要求是主機(jī)(對(duì)標(biāo)稱值的偏差)在+/-0.5%以內(nèi)，從機(jī)在+/-1.5%以內(nèi)^[4]。所以在一些基于電機(jī)控制的應(yīng)用中，如汽車天窗、油泵等，為保證霍爾信號(hào)測(cè)量的精度，以及LIN總線的通信時(shí)鐘精度，我們需要對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘作校準(zhǔn)(即trim)。