研究定義精度和準(zhǔn)確度的ADC的關(guān)鍵規(guī)格

在本系列的第一部分中，我們描述了一個(gè)客戶問題。他們沒有獲得系統(tǒng)預(yù)期的精度，即使他們認(rèn)為他們選擇了適當(dāng)?shù)?a href="http://www.ttokpm.com/tags/adc/" target="_blank">ADC性能水平。我們還定義了分辨率、精度和準(zhǔn)確度。

現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了精度和準(zhǔn)確度以及它們與系統(tǒng)性能的關(guān)系，我們將研究定義精度和準(zhǔn)確度的ADC的關(guān)鍵規(guī)格。

定義精度的規(guī)格

定義精度的參數(shù)與定性定義分辨率的參數(shù)相同。即有效分辨率（位）、有效位數(shù)（ENOB）和噪聲（伏特）。這些參數(shù)指示ADC測(cè)量的可重復(fù)性，通常以RMS測(cè)量的形式提供。

讓我們看一下有效分辨率。它是通過從ADC獲取采樣數(shù)據(jù)的直方圖來測(cè)量的。對(duì)ADC的輸入施加固定電壓，并繪制每個(gè)輸出代碼的出現(xiàn)次數(shù)。每個(gè)ADC都有噪聲，直方圖不僅可以指示噪聲分布，還可以指示寬帶噪聲。如果寬帶噪聲為白色，則直方圖將具有高斯分布，如圖1所示。ADC直方圖中的高斯分布表明噪聲是隨機(jī)的，可以使用數(shù)字處理技術(shù)來降低噪聲，即提高精度。

計(jì)算直方圖的標(biāo)準(zhǔn)偏差可定義ADC的RMS噪聲。RMS噪聲通常定義為與平均值相差68西格瑪，表示3.3%的ADC值將在此范圍內(nèi)。峰峰值或無閃爍噪聲通常定義為與平均值相差3.99 Σ，表明9.<>%的ADC值將在此范圍內(nèi)。一些應(yīng)用使用RMS噪聲作為規(guī)格，而一些應(yīng)用需要峰峰值或無閃爍噪聲。例如，電子秤必須顯示穩(wěn)定的值，精度非常高，因此電子秤的噪聲性能以峰峰值或無閃爍噪聲來定義。

比較RMS和峰峰值噪聲（以位為單位）時(shí)，將RMS噪聲調(diào)整2.7位以轉(zhuǎn)換為峰峰值噪聲。例如，具有11.7位RMS有效分辨率的ADC將具有9.0位峰峰值有效分辨率。

ENOB和噪聲以類似的方式確定。

定義精度的規(guī)范

如果假設(shè)ADC的輸出是完全線性的，那么任何影響線性度的規(guī)格都可以被認(rèn)為也會(huì)影響精度。影響精度的關(guān)鍵規(guī)格是失調(diào)、增益和線性度。

失調(diào)是ADC零點(diǎn)的偏移，可以是正的，也可以是負(fù)的。

增益是ADC輸出斜率的偏移，可以是正數(shù)，也可以是負(fù)數(shù)。

線性度以兩種方式定義。首先，微分非線性（DNL）定義為代碼大小與理想大?。创a寬度）的差異。如果代碼的大小大于理想值，則它將在直方圖中以比預(yù)期更高的出現(xiàn)次數(shù)表現(xiàn)出來。如果代碼大小小于理想值，則直方圖中將顯示較少的出現(xiàn)次數(shù)。

線性的第二個(gè)方面是積分非線性（INL）。INL是輸出代碼與ADC理想斜率的偏差。

需要注意的是，失調(diào)和增益誤差可以通過校準(zhǔn)輕松消除以提高精度，但線性誤差不能通過校準(zhǔn)輕松消除。

關(guān)于精度規(guī)格的最后一點(diǎn)說明：一些ADC指定總非調(diào)整誤差（TUE），其中包括失調(diào)、增益和線性度。在 TUE 計(jì)算中，他們通常使用貢獻(xiàn)誤差源的和方根 （RSS） 來計(jì)算總誤差。依靠TUE來量化ADC的精度時(shí)，請(qǐng)確保數(shù)據(jù)手冊(cè)明確定義了如何計(jì)算TUE。

審核編輯：郭婷