淺析ADC的參數(shù)含義

1. 位寬

即前一節(jié)提到的量化位數(shù)，常見的有8bit，10bit，12bit，16bit，24bit。比較少見的部分高速ADC有6bit~8bit。

2. 分辨率

ADC所能分辨的最小量化信號的能力，最小分辨能力Δ=輸入滿量程電壓/2^N。分辨率主要由ADC的位數(shù)(輸出數(shù)字量的位數(shù))決定，也與輸入滿量程有一定的關(guān)系。如一個輸出滿量程為0~5V的ADC、8位的ADC，其最小變化量為5V/2^8，約為19.5mV。若將ADC的位寬增加為10位，則ADC的最小變化量為5V/2^10，約為4.88mV。

3. 量化誤差Σ

在量化過程中由于所采樣的電壓不一定能被Δ(最小量化單位)整除，所以量化前后存在一定誤差，此誤差稱為量化誤差。量化誤差屬于原理誤差，無法消除，理論上轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越高，各離散電平之間的差值越小，量化誤差就越小。

4. INL

INL (IntergerNonLinear, 積分非線性),指ADC實(shí)際轉(zhuǎn)換曲線與理想曲線在縱軸方向的差值，單位LSB，用于表示實(shí)際轉(zhuǎn)換曲線與理想的偏差程度。

5. DNL

DNL (DifferentialNonLinear, 微分非線性),指ADC的實(shí)際量化臺階與對應(yīng)于1LSB的理想值之間的差異。理想ADC偏差為0LSB。若DNL<1LSB，意味著傳輸函數(shù)具有單調(diào)性，沒有丟碼。

6. SNR

SNR (Signal NoiseRatio，信噪比), ADC輸出信號功耗和噪聲功耗的比值，用dB表示。SNR=10*log(P_signal/P_noise)，其中信號頻譜圖中基波分量有效值，噪聲=總能量-信號能量和諧波能量。理想ADC的噪聲主要來自量化噪聲。

1.3 SAR型ADC原理

SAR(Successive Approximation, 逐次比較型), 包括一個比較器，一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器、一個逐次逼近寄存器(SAR)和控制邏輯單元。將輸入的模擬信號與已知電壓(DAC，數(shù)模轉(zhuǎn)換)不斷進(jìn)行比較，一個時鐘周期完成一次轉(zhuǎn)換，N位的ADC需要N個時鐘周期完成轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后輸出二進(jìn)制。

從上面描述可以看出，此種ADC有個問題，位寬越寬，轉(zhuǎn)換需要的時鐘周期越多，即如果想提高ADC分辨率，會限制采樣速率。所有此種ADC一般用在低速場景。

1.4 Σ-Δ型ADC原理

Σ-Δ型(Sigma-Delta-Converter, Σ-Δ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器), 又稱為過采樣轉(zhuǎn)換器，它采用增量編碼方式，根據(jù)前一量值與后一量值的差值的大小進(jìn)行量化和編碼。Σ-Δ型ADC主要由Σ-Δ型調(diào)制器和數(shù)字濾波器組成。調(diào)制器主要完成信號抽樣和增量編碼，給數(shù)字濾波器提供增量編碼。數(shù)字濾波器完成對Σ-Δ碼的抽取濾波，把增量碼轉(zhuǎn)換成高分辨率的線性脈沖碼調(diào)制的數(shù)字信號，因此抽取濾波器實(shí)際上相當(dāng)于一個碼型變化器。