A/D的主要技術(shù)指標(biāo)
我們?cè)谶x取和使用A/D的時(shí)候，依靠什么指標(biāo)來(lái)判斷很重要。由于AD的種類很多，分為積分型、逐次逼近型、并行/串行比較型、Σ-Δ型等多種類型。同時(shí)指標(biāo)也比較多，并且有的指標(biāo)還有輕微差別，在這里我是以同學(xué)們便于理解的方法去講解，如果和某一確定類型A/D概念和原理有差別，也不會(huì)影響實(shí)際應(yīng)用。
1、ADC的位數(shù)。
一個(gè)n位的ADC表示這個(gè)ADC共有2的n次方個(gè)刻度。8位的ADC，輸出的是從0到255一共256個(gè)數(shù)字量，也就是2的8次方個(gè)數(shù)據(jù)刻度。
2、基準(zhǔn)源
基準(zhǔn)源，也叫基準(zhǔn)電壓，是ADC的一個(gè)重要指標(biāo)，要想把輸入ADC的信號(hào)測(cè)量準(zhǔn)確，那么基準(zhǔn)源首先要準(zhǔn)，基準(zhǔn)源的偏差會(huì)直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)換結(jié)果的偏差。比如一根米尺，總長(zhǎng)度本應(yīng)該是1米，假定這根米尺被火烤了一下，實(shí)際變成了1.2米，再用這根米尺測(cè)物體長(zhǎng)度的話自然就有了較大的偏差。假如我們的基準(zhǔn)源應(yīng)該是5.10V，但是實(shí)際上提供的卻是4.5V，這樣誤把4.5V當(dāng)成了5.10V來(lái)處理的話，偏差也會(huì)比較大。
3、分辨率
分辨率是數(shù)字量變化一個(gè)最小刻度時(shí)，模擬信號(hào)的變化量，定義為滿刻度量程與2n-1的比值。5.10V的電壓系統(tǒng)，使用8位的ADC進(jìn)行測(cè)量，那么相當(dāng)于0到255一共256個(gè)刻度，把5.10V平均分成了255份，那么分辨率就是5.10/255 = 0.02V。
4、INL(積分非線性度)和DNL(差分非線性度)
初學(xué)者最容易混淆的兩個(gè)概念就是“分辨率”和“精度”，認(rèn)為分辨率越高，則精度越高，而實(shí)際上，兩者之間是沒(méi)有必然聯(lián)系的。分辨率是用來(lái)描述刻度劃分的，而精度是用來(lái)描述準(zhǔn)確程度的。同樣一根米尺，刻度數(shù)相同，分辨率就相當(dāng)，但是精度卻可以相差很大，如圖1所示。
圖1 米尺精度對(duì)比
圖1表示的精度一目了然，不需多說(shuō)。和ADC精度關(guān)系重大的兩個(gè)指標(biāo)是INL(Integral NonLiner)和DNL(Differencial NonLiner)。
INL指的是ADC器件在所有的數(shù)值上對(duì)應(yīng)的模擬值，和真實(shí)值之間誤差最大的那一個(gè)點(diǎn)的誤差值，是ADC最重要的一個(gè)精度指標(biāo)，單位是LSB。LSB（Least Significant Bit）是最低有效位的意思，那么它實(shí)際上對(duì)應(yīng)的就是ADC的分辨率。一個(gè)基準(zhǔn)為5.10V的8位ADC，它的分辨率就是0.02V，用它去測(cè)量一個(gè)電壓信號(hào)，得到的結(jié)果是100，就表示它測(cè)到的電壓值是100*0.02V=2V，假定它的INL是1LSB，就表示這個(gè)電壓信號(hào)真實(shí)的準(zhǔn)確值是在1.98V～2.02V之間的，按理想情況對(duì)應(yīng)得到的數(shù)字應(yīng)該是99～101，測(cè)量誤差是一個(gè)最低有效位，即1LSB。
DNL表示的是ADC相鄰兩個(gè)刻度之間最大的差異，單位是LSB。一把分辨率是1毫米的尺子，相鄰的刻度之間并不都剛好是1毫米，而總是會(huì)存在或大或小的誤差。同理，一個(gè)ADC的兩個(gè)刻度線之間也不總是準(zhǔn)確的等于分辨率，也是存在誤差，這個(gè)誤差就是DNL。一個(gè)基準(zhǔn)為5.10V的8位ADC，假定它的DNL是0.5LSB，那么當(dāng)它的轉(zhuǎn)換結(jié)果從100增加到101時(shí)，理想情況下實(shí)際電壓應(yīng)該增加0.02V，但DNL為0.5LSB的情況下實(shí)際電壓的增加值是在0.01～0.03之間。值得一提的是DNL并非一定小于1LSB，很多時(shí)候它會(huì)等于或大于1LSB，這就相當(dāng)于是一定程度上的刻度紊亂，當(dāng)實(shí)際電壓保持不變時(shí)，ADC得出的結(jié)果可能會(huì)在幾個(gè)數(shù)值之間跳動(dòng)，很大程度上就是由于這個(gè)原因（但并不完全是，因?yàn)檫有無(wú)時(shí)無(wú)處不在的干擾的影響）。
5、轉(zhuǎn)換速率
轉(zhuǎn)換速率，是指ADC每秒能進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換的最大次數(shù)，單位是sps（或s/s、sa/s，即samples per second），它與ADC完成一次從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間互為倒數(shù)關(guān)系。ADC的種類比較多，其中積分型的ADC轉(zhuǎn)換時(shí)間是毫秒級(jí)的，屬于低速ADC；逐次逼近型ADC轉(zhuǎn)換時(shí)間是微妙級(jí)的，屬于中速ADC；并行/串行的ADC的轉(zhuǎn)換時(shí)間可達(dá)到納秒級(jí)，屬于高速ADC。
ADC的這幾個(gè)主要指標(biāo)大家先熟悉一下，對(duì)于其他的，作為一個(gè)入門級(jí)別的選手來(lái)說(shuō)，先不著急深入理解。以后使用過(guò)程中遇到了，再查找相關(guān)資料深入學(xué)習(xí)，當(dāng)前重點(diǎn)是在頭腦中建立一個(gè)ADC的基本概念。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2018-05-08
