A/D的主要技術(shù)指標(biāo)

發(fā)布時(shí)間:2023-10-30
我們?cè)谶x取和使用a/d的時(shí)候,依靠什么指標(biāo)來判斷很重要。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,兩者之間是沒有必然聯(lián)系的。分辨率是用來描述刻度劃分的,而精度是用來描述準(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。和adc精度關(guān)系重大的兩個(gè)指標(biāo)是inl(integralnonliner)和dnl(differencialnonliner)。
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(leastsignificantbit)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€有無時(shí)無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samplespersecond),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)別的選手來說,先不著急深入理解。以后使用過程中遇到了,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。
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