C2000内置比较器误差来源及校正方法-F28004x F2807x F2837x
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c2000系列芯片在数字电源和电机控制中有着广泛的应用，在这些应用中，过流过压保护是必不可少的。ti 的picollo系列芯片从f2802x开始，就已经集成了带dac的片内比较器，通过dac设定阈值，与采样信号分别送到片内比较器的正负输入端做比较，生成保护信号给到pwm模块封锁pwm输出，从而实现过流过压保护，响应速度快，无需额外再加比较器和基准电压。
c2000系列芯片的内置比较器主要可以分为如下两类：
比较器类型 特点 覆盖芯片
comparator module(comp) type0 每个comp内部有1个10bit dac，1个比较器 2802x, 2803x, 2806x m35x, m36x
comparator subsystem(cmpss) type0 每个cmpss内部有2个12bit dac，2个比较器 f2807x, f2837xd, f2837xs, f28004x
不管是以上哪种类型的比较器，其输入正端都是直接连到adc采样口（这个口用来采样需要监控的信息比如电压或电流），输入负端则可以选择连到内部的dac输出或者另一个adc采样口。本文将以比较器负端连到内部dac输出为例（这也是最常见的一种用法），介绍内部比较器可能的误差来源及其矫正方法。
误差来源：
static offset error，静态失调误差。
比较器滞环
adc基准和比较器内部dac基准差异。
一、static offset error静态失调误差
现在假设我们希望的比较阈值为1.5v，当比较器正端输入电压大于1.5v时，比较器输出为1（高电平）；输入电压小于1.5v时，比较器输出0（低电平）。如果内部dac的基准为3v，那么我们需要把dacval设定为2048使得dac输出1.5v。在上面描述的这种情况下有两个地方会引入误差，一个是内部dac的误差（offset error），另一个是比较器的误差（input referred offset error），这两个误差总称为static offset error，静态失调误差。
对于f28004x， f2807x，f2837x系列芯片，其规格书上都有static offset error这个参数，为±25mv。也就是说，虽然理论上dacval=2048可以得到1.5v的阈值，但是因为static offset error，比较器发生翻转时负端的电压可能在1.475v到1.525v之间，而这个值是多少你并不知道，所以就需要校准。校准方法就是，在比较器正端接上一个你需要的阈值电平，在关掉内部比较器滞环的条件下，让比较器的dacval从0逐渐增大到4095，再逐渐减小到0，这样比较器输出会有两次翻转，将这两次翻转时的dacval的值作平均，就是校正后的阈值电压对应的dacval的值。
如果不用内部的dac生成比较阈值，比较器的正端和负端都接外部信号的话，那么就只需要考虑比较器的误差了。
二、比较器滞环
c2000比较器的滞环是可以设定的，comphysctl的comphys位可以设定滞环的环宽，当环宽设定为0时也就意味着没有滞环。注意在规格书中，滞环的单位是lsb，所以它和cmpss模块内部的dac的参考有关。如果内部dac的参考电压是3v，1lsb对应3v/4096=0.7mv。以f28004x，f2807x， f2837x为例，其滞环可以在12lsb, 24lsb, 36lsb, 48lsb中选择。
需要指出的是，加入滞环后，比较器从0翻转到1的阈值依然是之前校准过的值，而不会变成（校准过的值+1/2*滞环宽度），而从1翻转回0的阈值则会变成（校准过的值-滞环宽度），如下图所示：
三、adc基准和比较器内部dac基准的差异
在实际系统中，除了用比较器做硬件保护，通过ad采样来做软件保护也很常见。对于同一个电压或者电流信号，在考虑了前述静态失调误差和滞环后，有时候我们会发现adc采样得到的值根本没到比较器dac输出的阈值，但是比较器依然翻转了，这其中甚至会差到200个lsb。这是因为芯片adc的基准电压和比较器内部dac的基准电压不同导致的。
以f28004x，f2807x， f2837x为例，比较器内部dac的基准默认来自于vdda，可以配置成vdac，而adc的基准来自于vrefhi，vdda默认供电是3v，而我们常用的内部adc基准vrefhi是3.3v，这样，如果我们的比较器dacval设定为2048，那么比较器会在1.5v翻转，而此时adc采样的值只有1.5v/3.3v*4096=1862。这就是因为adc基准和比较器内部dac基准的不同带来的差异，对于既需要做硬件保护，又需要做软件保护的信号，这一点需要特别注意。最简便的解决办法就是，将比较器内部的dac基准配置为vdac，同时将vdac连到vrefhi上，使得两者的基准一致。
结论
本文以f28004x，f2807x，f2837x芯片为例，介绍了内置比较器的误差来源及校正方法，同时纠正了比较器滞环的错误理解。对于同一个信号既需要软件保护又需要硬件保护的系统，我们指出了导致软硬件保护阈值可能出现偏差的原因，同时给出了解决办法。正确使用c2000芯片内部比较器可以实现快速软硬件保护，提高系统整体可靠性，同时无需外部基准和比较器，节省pcb空间，是一个非常实用的模块。
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comparator subsystem(cmpss) type0 每个cmpss内部有2个12bit dac，2个比较器 f2807x, f2837xd, f2837xs, f28004x
不管是以上哪种类型的比较器，其输入正端都是直接连到adc采样口（这个口用来采样需要监控的信息比如电压或电流），输入负端则可以选择连到内部的dac输出或者另一个adc采样口。本文将以比较器负端连到内部dac输出为例（这也是最常见的一种用法），介绍内部比较器可能的误差来源及其矫正方法。
误差来源：
static offset error，静态失调误差。
比较器滞环
adc基准和比较器内部dac基准差异。
一、static offset error静态失调误差
现在假设我们希望的比较阈值为1.5v，当比较器正端输入电压大于1.5v时，比较器输出为1（高电平）；输入电压小于1.5v时，比较器输出0（低电平）。如果内部dac的基准为3v，那么我们需要把dacval设定为2048使得dac输出1.5v。在上面描述的这种情况下有两个地方会引入误差，一个是内部dac的误差（offset error），另一个是比较器的误差（input referred offset error），这两个误差总称为static offset error，静态失调误差。
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如果不用内部的dac生成比较阈值，比较器的正端和负端都接外部信号的话，那么就只需要考虑比较器的误差了。
二、比较器滞环
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需要指出的是，加入滞环后，比较器从0翻转到1的阈值依然是之前校准过的值，而不会变成（校准过的值+1/2*滞环宽度），而从1翻转回0的阈值则会变成（校准过的值-滞环宽度），如下图所示：
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