汽车电子设计中的Worst Case理论计算及应用实例

　　根据S12ZVM数据手册(见参考文献^[1])，VDDX/VDDA的误差为0.15 / 5 = +/-3%;分压网络的误差为+/-5%。

　　需要说明的是，这里分压网络的5%的误差来自理论上的最坏可能(即边界电压)。如果我们选取一定数量的芯片样本，统计其分压比，会发现在正常工作电压范围(如9～18V)内，分压比会集中在典型值2%附近。由于本文讨论的主题为worst case，所以这里还是取最大值5%作计算，此时总误差为5% + 3% = 8%。下面我们将从参考电压和分压网络两个方向来减小测量误差。

　　3.3 利用Bandgap减小参考电压的误差

　　S12ZVM集成了内部参考电压源Bandgap，由数据手册(见参考文献^[1])可知，Bandgap在全温度范围内输出电压范围是(1.14V～1.28V)。对单颗芯片而言，Bandgap的误差包括对输入电压的误差(+/-5mV)以及对环境温度的误差(+/-20mV)，所以其总误差最大为(5mV + 20mV) / 1.14V = 2.2%。

　　工厂对每一颗S12ZVM的Bandgap都作了测量，参考电压是准确的+5V，其结果保存在S12ZVM的内部Flash中，即：

　　最后根据换算出的参考电压和分压的比例，就可以计算当前的系统电压即蓄电池电压，即：

　　这里对系统电压测量的总误差为Bandgap的误差加上分压网络的电压误差，即2.2% + 5% = 7.2%。

　　3.4 产线上的持续改进

　　在成本允许的情况下，图3描述了持续改进的方法。

　　图3在图2的基础上增加了分压电路(R3和R4)，以避开S12ZVM内部分压电路带来的误差。这时系统电压的总测量误差为外部分压电路的误差加上Bandgap的误差，参考图1和图2，总误差为1% + 1% + 2.2% = 4.2%。

　　值得一提的是，如果我们在生产测试环节给系统提供精确的+12V，并测量电路板上R3与R4之间的电压，就可以得到更为精确的分压比，从而把分压电路的误差从2%降至更低。

　　4 内部参考时钟的频率精度及校准

　　在很多应用中，单片机会以内部参考时钟作为时钟基准。内部参考时钟的精度一般受三个因素的影响：制造工艺(即个体差异)、温度以及电压。其中个体差异带来的偏差较大(有时可能在+/-20%之间);环境温度(-40～+125℃)对内部参考时钟的影响一般不大于2%;通常在汽车应用中，温度对电源的影响较小，所以由温度引起的电源波动继而对内部参考时钟的影响可以忽略不计。

　　在LIN总线的应用中，LIN对结点时钟精度的要求是主机(对标称值的偏差)在+/-0.5%以内，从机在+/-1.5%以内^[4]。所以在一些基于电机控制的应用中，如汽车天窗、油泵等，为保证霍尔信号测量的精度，以及LIN总线的通信时钟精度，我们需要对内部时钟作校准(即trim)。