Idealna prenosna funkcija preseca koordinatni početak. Prva granica između kodova pojaviće se na 1 LSB. Grešku ofseta možemo posmatrati kao translaciju celokupne prenosne funkcije levo ili desno duž x ose (ose ulaznog napona), kao što je prikazano na slici 1.

Greška od -½ LSB je namerno primenjena kod nekih A/D konvertora ali je i pored toga navedena u specifikacijama za njih. Dakle, greška ofseta prikazana i tehničkim podacima uključuje i ½ LSB ofseta prema dizajnu. Ovo je urađeno da bi se potencijalna greška kvantizacije prilikom merenja prebacila iz opsega (-1 do 0 LSB) u opseg (-½ do +½ LSB). Na taj način, veličina greške kvantizacije biće < ½ LSB.

Slika 1: Greška ofseta

Greška dinamičkog opsega je razlika između ulaznog napona idealnog prelaska na najveći izlazni kod i aktuelnog ulaznog napona prelaska. Ovo se može uočiti kao promena u nagibu prenosne funkcije kao što je prikazano na slici 2. Sličan parametar, greška pojačanja, takođe opisuje neidealni nagib prenosne funkcije tako što pokazuje gde se dešava prelazak na najviši izlazni kod kada je greška ofseta nula. Greška dinamičkog opsega uračunava i grešku pojačanja i grešku ofseta u odnosu na idealnu prenosnu funkciju. Proizvođači A/D konvertora jednako često koriste i grešku dinamičkog opsega i grešku pojačanja.

Slika 2: Greška dinamičkog opsega

Greške ofseta i pojačanja mogu se lako kalibrisati korišćenjem mikrokontrolera (μC) ili digitalnog procesora signala (DSP). Kod greške ofseta, merenje je jednostavno ukoliko konvertor dozvoljava bipolarni ulazni signal. Kod bipolarnih sistema, greška ofseta pomera celu prenosnu funkciju ali ne umanjuje broj dostupnih kodova (slika 3). Postoje dve metodologije za poništavanje (svođenje na nulu) bipolarnih grešaka. Prvim načinom, pomeraju se x i y osa prenosne funkcije tako da se negativna granica ulaznog opsega poklopi sa nultom tačkom unipolarnog sistema (slika 4). Ovom tehnikom, jednostavno se uklanja greška ofseta i nakon toga se greška pojačanja uklanja rotiranjem prenosne funkcije oko „nove“ nulte tačke. Druga tehnika zahteva iterativni postupak. Prvo se na ulaz A/D konvertora dovodi signal 0 V i vrši se konverzija; rezultat konverzije predstavlja nultu bipolarnu ofset grešku. Nakon toga vrši se popravljanje greške pojačanja tako što se prenosna funkcija rotira oko tačke koja predstavlja negativnu krajnju granicu opsega (slika 5). Primeti se, kako se ovom rotacijom (oko tačke A) nulta tačka prenosne funkcije pomerila iz željenog položaja. To znači da je potrebna još jedna korekcija greške ofseta. Na slikama 4 i 5 stepenasta prenosna funkcija zamenjena pravom linijom jer su na grafiku prikazani svi kodovi, veličina ”stepenika” je veoma mala tako da je prenosna funkcija praktično prava linija.

Slika 3: Bipolarna greška ofseta

Slika 4: I način za kalibraciju bipolarnih grešaka

Slika 5: II način za kalibraciju bipolarne greške

Unipolarni sistemi su nešto složeniji. Ukoliko je ofset pozitivan, koristi se ista metodologija kao kod sistema sa bipolarnim ulazom. Razlika postoji u gubitku dela opsega A/D konvertora (prikazano na slici 6). Ako je ofset negativan, ne može se jednostavno izvršiti konverzija nultog signala i uočiti greška ofseta. Negativne vrednosti konvertor će prikazati kao nula. Znači, u slučaju negativne greške ofseta, potrebno je postepeno povećavati ulazni signal kako bi utvrdili u kom trenutku se javlja prva tranzicija, odnosno A/D konverzija. Ponovo, deo opsega A/D konvertora se gubi.

Slika 6: Unipolarna greška ofseta

Greška pojačanja definiše se kao greška granice opsega minus greška ofseta (slika 7). Greška granice opsega meri se pri poslednjoj A/D konverziji na krivoj prenosne funkcije i poredi se sa idealnom prenosnom funkcijom A/D konvertora. Greška pojačanja lako se softverski otklanja uz pomoć liearne funkcije y = (m1/m2)•x, gde je m1 nagib idealne prenosne funkcije, a m2 nagib merene prenosne funkcije (slika 7).

Slika 7: Greške ofseta, pojačanja i dinamičkog opsega

Specificirana greška pojačanja može a ne mora da sadrži greške nastale usled referentnog napona A/D konvertora. Prilikom analize električnih specifikacija, važno je proveriti uslove pri kojim je testirana greška pojačanja i utvrditi da li je test sprovođen uz interni ili eksterni referentni napon. Po pravilu, greška pojačanja je mnogo veća kada se koristi interna referenca. Ako je greška pojačanja nula, konverzija analognog napona na gornjoj granici opsega mora da na izlazu da rezultat u vidu svih jedinica (3FFh u našem 12-bitnom slučaju). Ovo je prikazano na slici 8. Ako konvertor nije idealan, sve jedinice na izlazu bi bile postignute tek kada bi ulazni signal bio veći od definisane gornje granice opsega (negativna greška pojačanja); ili u drugom slučaju sve jedinice bi bile postignute za vrednost ulaznog napona manjeg od gornje granice dinamičkog opsega (pozitivna greška pojačanja). Postoje dva načina popravljanja greške pojačanja, potrebno je: ili odabrati referentni napon pri kom se pokriva celokupan dinamički opseg ili softverski korigovati linearno prenosnu funkciju A/D konvertora, kako bi se dobio ispravan nagib (korišćenjem linearne jednačine prvog reda ili uz pomoć tabele sa pravilnim vrednostima).

Slika 8: Način na koji greška pojačanja ograničava dinamički opseg

Kao i kod greške ofseta, sa greškom pojačanja sužava se dinamički opseg. Na primer, ako se za ulazni signal sa gornje granice dinamičkog opsega na izlazu dobije vrednost 4050 umesto idealnih 4096 (za 12-bitni konvertor), to se definiše kao negativna greška pojačanja, i u ovom slučaju gornjih 46 kodova biće van upotrebe. Slično, ukoliko se kod 4096 na izlazu pojavi prilikom ulaznog signala manjeg od gornje granice dinamičkog opsega, A/D konvertor radiće sa smanjenim dinamičkim opsegom (slika 8). Može se videti da kod pozitivne greške pojačanja, nije moguće kalibrisati posle tačke za koju konvertor daje sve jedinice na izlazu kao rezultat.

Najlakši način izbegavanja greške ofseta i pojačanja je nabavka A/D konvertora sa dovoljno malim ovim greškama tako da ne morate da ih Vi kalibrišete. Relativno je lako naći 12-bitni A/D konvertor čije su greške ofseta i pojačanja manje od 4 LSB.