如何使用信號鏈精度分析二信號鏈的不精確性

　　在第一部分中，我們討論了一般靜態(tài)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的不精確性誤差和涉及帶寬的 ADC 不精確性誤差。希望這些內(nèi)容有助于加深讀者對 ADC 誤差以及這些誤差如何影響信號鏈的理解。基于此，要記住的是，并非所有組件都是一樣的——有源和無源器件均是如此，因此，無論系統(tǒng)最終選擇了什么器件，模擬信號鏈中都會存在誤差。本文將描述精度、分辨率和動態(tài)范圍之間的差異。本文還將揭示信號鏈內(nèi)部的不精確性是如何累積并導(dǎo)致誤差的。定義新設(shè)計的系統(tǒng)參數(shù)時，這些內(nèi)容對于理解如何正確指定或選擇一個 ADC 有著重要作用。

　　精度、分辨率與動態(tài)范圍

　　許多轉(zhuǎn)換器用戶似乎在互換使用精度和分辨率這兩個術(shù)語，但這種做法是錯誤的。精度和分辨率這兩個術(shù)語并不相等，但是具有相關(guān)性，所以，不應(yīng)互換使用?？梢园丫群头直媛室暈樘眯置茫皇请p胞胎。精度就是誤差，或者說測量值偏離真值的幅度。精度誤差可以稱為靈敏度錯誤。分辨率就是測得值的表示或顯示精細度。即使系統(tǒng)的分辨率為 12 位，也并不意味著它能測量精度為 12 位的值。例如，假設(shè)一塊萬用表可以用 6 位數(shù)來表示測量值。則該萬用表的分辨率為 6 位，但是，如果最后一位或兩位數(shù)似乎在測量值之間擺動，則分辨率會受到影響，測量精度同樣會受到影響。 系統(tǒng)或信號鏈里的誤差會一直累積，使原始測量值失真。因此，了解系統(tǒng)的動態(tài)范圍也很關(guān)鍵，以便衡量要設(shè)計的信號鏈的精度和分辨率。我們再以萬用表為例。如果表示位數(shù)為 6，則其動態(tài)范圍應(yīng)為 120 dB（或 6 × 20 dB/ 十倍頻程）。但要注意的是，最后兩位仍在擺動。因此，真實動態(tài)范圍只有 80 dB。這就是說，如果設(shè)計人員要測量 1 μV（或 0.000001 V）的電壓，則該測量值的誤差可能高達 100 μV，因為實際器件的精度僅為 100 μV（或 0.0001 V 或 0.0001XX V，其中，XX 表示在擺動的最后兩位）。實際上，描述任何系統(tǒng)的整體精度的方法有兩種：直流和交流。直流精度表示整個給定信號鏈中展現(xiàn)出來的“偏離”累積誤差，這種方法有時稱為“最差條件”分析。交流精度表示整個信號鏈中累積的噪聲誤差項，這項指標決定著系統(tǒng)的信噪比（SNR）。然后把這些誤差累加起來，結(jié)果會使 SNR 下降，并產(chǎn)生整個設(shè)計更真實的有效位數(shù)（ENOB）。實際上，取得這兩個參數(shù)可以告訴用戶，在靜態(tài)和動態(tài)信號下，系統(tǒng)有多精確。