ADC精度讲解Word文档格式.docx
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简单点说,-精度,,是用来描述物理最的准确程度的,而“分辨率”是用来描述刻度划分的。
从定义上看,这两个量应该是风马牛不相及的。
(是不是有朋友感到愕然人_八)。
很多卖传感器的JS就是利用这一点来糊弄人的了。
简单做个比喻:
有这么一把常见的塑料尺(中学生用的那种),它的量程是10厘米,上面有100个刻度,最小能读出1毫米的有效值。
那么我们就说这把尺子的分辨率是1毫米,或者量程的1%;
而它的实际精度就不得而知了(算是0・1毫米吧)。
当我们用火来烤一下它,并且把它拉长一段,然后再考察一下它。
我们不难发现,它还有有100个刻度,它的“分辨率"
还是1亳米,跟原来一样!
然而,您还会认为它的精度还是原来的0.1毫米么?
(这个例子是引用网上的,个人觉得比喻的很形象!
)
回到电子技术上,我们考察一个常用的数字温度传感器:
AD7416O供应商只是大肆宜扬它有10位的AD分辨率是1/1024。
那么,很多人就会这么欣喜:
哇塞,如果测量温度0・100摄氏度,100/1024……约等于0.098摄氏度!
这么高的精度,足够用了。
但是我们去浏览一下AD7416的数据手册,居然发现里面赫然写着:
测量精度0.25摄氏度!
所以说分辨率跟精度完全是两回事,在这个温度传感器里,只要你愿意,你其至可以用一个14位的AD,获得
1/16384的分辨率,但是测量值的精度还是0.25摄氏度人_八
所以很多朋友一谈到精度,马上就和分辨率联系起来了,包括有些项U负贵人,只会在那里说:
这个系统精度要求很高啊,你们AD的位数至少要多少多少啊
其实,仔细浏览一下AD的数据手册,会发现跟精度有关的有两个很重要的指标:
DNL和INL。
似乎知道这两个指标的朋友并不多,所以在这里很有必要解释一下。
DNL:
DifferencialNonLiner微分非线性度
INL:
IntergerNonLiner积分非线性度(精度主要用这个值来表示)
他表示了ADC器件在所有的数值点上对应的模拟值,和真实值之间误差
最大的那一点的误差值。
也就是,输出数值偏离线性最大的距离。
单位是LSB
(即最低位所表示的量)。
当然,像有的AD如厶一》系列的AD,也用Linearityerror来表示精度。
为什么有的AD很贵,就是因为INL很低。
分辨率同为12bit的两个
ADC,—个INL=±
3LSB,而一个做到了±
1・5LSB,那么他们的价格可能相差一倍。
所以在这里帮大家把这两个概念理一下,以后大家就可以理直气壮的说精
度和分辨率了,而不是将精度理解为分辨率。
呵呵,希望对大家有用!
分辨率计算,测量电压范围/(2AAD位数.1)
详述ADC精度和分辨率的概念差异
在与使用模数转换器(ADC)的系统设计人员进行交谈时,我最常听到的
一个问题就是:
这个问题的答案取决于对分辨率和精度概念的基本理解。
尽管是两个完全
不同的概念,这两个数据项经常被搞混和交换使用。
该文详述了这两个概念间的差异,并将深入研究造成ADC不准确的主要
原因。
ADC的分辨率被定义为输入信号值的最小变化,这个最小数值变化会改变
数字输出值的一个数值。
对于一个理想ADC来说,传递函数是一个步宽等于
分辨率的阶梯。
然而,在具有较高分辨率的系统中(216位),传输函数的响
应将相对于理想响应有一个较大的偏离。
这是因为ADC以及驱动器电路导致
的噪声会降低ADC的分辨率。
此外,如果DC电压被施加到理想ADC的输入上并且执行多个转换的话,
数字输出应该始终为同样的代码(由图1中的黑点表示)。
现实中,根据总体
系统噪声(也就是包括电压基准和驱动器电路),输出代码被分布在多个代码
上(山下面的一团红点表示)°
系统中的噪声越多,数据点的集合就越宽,反
之亦然。
图1中显示的是一个中量程DC输入的示例。
ADC传递函数上输出点
的集合通常被表现为ADC数据表中的DC柱状图。
“你的16位ADC的精度也是16位的吗?
”
图1:
ADC传递曲线上ADC分辨率和有效分辨率的图示
图1中的图表提出了一个有意思的问题。
如果同样的模拟输入会导致多个数字输出,那么对于ADC分辨率的定义仍然有效吗?
是的,前提是我们只考虑
ADC的量化噪声。
然而,当我们将信号链中所有的噪声和失真计•算在内时,正
如等式
(1)中所显示的那样,ADC的有效无噪声分辨率取决于输出代码分布
(NPP)。
wheren=idealresolution
%丿
在典型ADC数据表中,有效位数(ENOB)间接地111AC参数和信噪失真
比(SINAD)指定,可使用方程式2计算得出:
6・02
下面,考虑一下图1中的输出代码簇(红点)不是位于理想输出代码的中央,而是位于远离黑点的ADC传递曲线上的其他位置(如图2中所示)C这个距离是指示出采集系统精度。
不但ADC,还有前端驱动电路、基准和基准缓冲器都会影响到总体系统精度。
图2:
ADC传递曲线的精度图示
需要注意的巫要一点是ADC精度和分辨率是两个也许不相等的不同参数。
从系统设计角度讲,精度确定了系统的总体误差预算,而系统软件算法完整性、控制和监视功能取决于分辨率。
ADI_Aniy2015-4-23下午6:
05lalUrourou)
感谢分学!
分辨率和精度之间的差异。
举例来说,肖两个转换器都具有12
bit的相同分辨率时,但其中一个可能只有lObit的精度,而另一个可能具有
Mbit的精度,应当认识到这两种转换器具有不一样的性能。
还有就是,即使增
加分辨率bit数而达不到这些增加的bit数所提尚的精度,也不能达到提I商精度的U的。
顺便推荐一点有关“精度和分辨率"
的资料
问:
我的ADC具有12位线性度,但ENOB仅10.5。
你们的规格是否违
规夸大?
答:
最近我的一个老朋友兼同事退休了。
在整理办公室的时候,我想起他曾经是“官方老数据手册管理员蔦没错,就是那些已经发布、并且过时了的数据手册的罕见印刷副本;
早在U前已经普及的数字文档产生之前。
我的朋友和古老苏格兰长老派教会的教堂执事没什么两样,执事负责保管的教堂圣经可能是所在教堂中唯一的一本圣经。
他告诉我,他选择了我做他的继任者。
那是一间充满老年人气息的房间,没有标识和其它类似的东西,而我的办公室有幸与
他信任的人离得最近,能够托付这项光荣的任务。
当我和我朋友追忆以前某些产品的成败往事时,我想起我刚回答过客户有关ADC有效位数(EN0B)的问题。
EN0B基于理想的ADC产品信噪比6XR)公式计算:
SNR=6.02XN+1.76dB,其中N是ADC的分辨率。
实际使用中,
山于ADC自身存在噪声和误差,因此从未能达到这一SXR值。
您可以重新排
列这个公式,来汁算ADC的有效\(即我们常说的ENOB):
EN0B=SNR-1.76)/6.02dBo我们讨论的器件是一款12位ADC,但ENOB仅为10.5。
客
户非常有礼貌,但必须说明将这款ADC说成具有12位分辨率似乎不太合适,因为它缺少了1.5位性能。
我们所说的这款器件工作在500MSPS,对于驱动
它的电源而言,这是非常高的速度。
客户追问我,我们是不是夸大了分辨率。
他说得就像我们不守规矩!
我解释说,我们并没有违背线性度规定;
在额定分辨率下,转换器的差分线性度必须低于1LSB。
另外,转换器的积分线性度决定其失真性能,因此具有较高分辨率的转换器能够达到较高的SFDRo
10.5ENOB!
当我把这事告诉我朋友的时候,他表示理解。
我们刚谈论了一款25年前真正获得成功的产品,它是一款12位ADC器件,而当时最先进的呑吐率要比现在低50倍一仅10MSPS。
我们拿出老数据手册査找起来,果然,它是