理论教育 ADC性能指标最全解析

ADC性能指标最全解析

时间:2023-11-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:ADC的主要性能指标是:分辨率,量化误差,转换时间,精度等。一个10V满刻度的12位ADC能够分辨输入电压变化的最小值为2.4mV。对于ADC,可以在每一个阶梯的水平中心点进行测量,它包括所有的误差,也包括量化误差。ADC的种类繁多,特性各异,从中选择适当的ADC,最重要的是明确使用目的。

ADC性能指标最全解析

ADC的主要性能指标是:分辨率,量化误差,转换时间,精度等。

1.分辨率

分辨率反映了输出数字量的最低位每变化一位,输入模拟电压的变化量。ADC的分辨率定义为满刻度电压与2n之间的比值,其中n为ADC的位数。例如,具有12位分辨率的ADC能够分辨出满刻度的1/212或满刻度的0.0245%。一个10V满刻度的12位ADC能够分辨输入电压变化的最小值为2.4mV。表7-1列出了不同位数n与分辨率的关系。

2.量化误差

量化误差是由ADC的有限分辨率而引起的误差。如图7-2和图7-3所示的是8位ADC的转移特性曲线,在不计其他误差的情况下,一个分辨率有限ADC的阶梯状转移特性曲线与具有无限分辨率的ADC转移特性曲线(直线)之间的最大偏差,称为量化误差。

对于图7-2,由于在零刻度处适当地偏移了1/2LSB,故量化误差为1/2LSB。对于图7-3,由于没有加入偏移量,故量化误差为-1LSB。例如,现有一个如图7-2所示偏置的12位ADC,则量化误差可表示为1/2LSB,或为0.0122%满刻度(相对误差)。而对于8位ADC的量化误差则为0.195%满刻度(相对误差)。因此,分辨率高的ADC具有较小的量化误差。

表7-1 ADC的分辨率与位数的关系

图7-2 在零刻度有1/2LSB偏移的ADC转移曲线

图7-3 没有偏移的ADC转移曲线(www.daowen.com)

3.绝对精度

绝对精度指数字量所对应的实际模拟电压与其理想的电压值之差的最大值。对于ADC,可以在每一个阶梯的水平中心点进行测量,它包括所有的误差,也包括量化误差。

4.相对精度

与绝对精度相似,所不同的是相对精度把实际模拟电压与其理想的电压值之差的最大值表示为满刻度模拟电压的百分数,或者用二进制分数来表示相对应的数字量。它通常不包括能被用户消除的刻度误差。

5.转换速率

转换速率就是能够重复进行数据转换的速度,即每秒转换的次数,而完成一次转换所需的时间,则是转换速率的倒数。

ADC的种类繁多,特性各异,从中选择适当的ADC,最重要的是明确使用目的。这样,就能选择性能合适、性价比高的ADC。

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