ADC精度讲解.docx

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ADC精度讲解

ADC分辨率和精度的区别

rourou2015-9-9下午3:

10

分辨率和精度这两个，经常拿在一起说，才接触的时候经常混为一谈。

对于ADC来说，这两样也是非常車要的参数，往往也决定了芯片价格，显然,我们都清楚同一个系列，16位AD-般比12位AD价格贵，但是同样是12位

AD,不同厂商间乂以什么参数区分性能呢？

性能往往决定价格，那么什么参数

对价格影响较大呢？

不好意思，我其实还是有些迷惑的，但是看了下篇文章,至少知道“精度"是有很大影响力的。

该篇文章主要解释ADC分辨率和精度的区别，非常详细且易懂，值得一看，全文如下:

最近做了一块板子，当然考虑到元器件的选型了，由于指标中要求精度比较高，所以对于AD的选型很慎重。

很多人对于精度和分辨率的概念不清楚，这里我做一下总结，希望大家不要混淆。

我们搞电子开发的，经常跟“精度”与“6分辨率，，打交道，这个问题不是三言两语能搞得清楚的，在这里只作抛砖引玉了。

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