ADC的動(dòng)態(tài)范圍與最大輸入信號(hào)幅度嚴(yán)重不匹配是啥意思呢？

正常來講，ADC的動(dòng)態(tài)范圍與最大輸入信號(hào)的幅度相匹配，對(duì)于得到最大的ADC轉(zhuǎn)換精度是非常重要的。

ADC的動(dòng)態(tài)范圍與最大輸入信號(hào)幅度嚴(yán)重不匹配是啥意思呢？ 不妨舉例說明之。

假定要轉(zhuǎn)換的信號(hào)在0V至2.5V之間變化，而VREF+等于3.3V，ADC的分辨率為12位，則最大信號(hào)2.5V的ADC轉(zhuǎn)換數(shù)值是3102，如下圖所示。這樣，就有993個(gè)未使用的轉(zhuǎn)換值(4095 – 3102 = 993)，即丟失了轉(zhuǎn)換信號(hào)的精度。

不妨換個(gè)說法。

當(dāng)最大輸入為2.5v,參考電壓為3.3V時(shí).輸入信號(hào)所對(duì)應(yīng)的實(shí)際分辨率為 2.5v/3102 .

若把ADC的參考電壓調(diào)整為與輸入相匹配，將參考電壓也改為2.5V,那么2.5V輸入所對(duì)應(yīng)的ADC值則是滿量程4095，此時(shí)的分辨率就提升到了2.5v/4095 .

實(shí)際應(yīng)用中有人或許特意挑選一個(gè)分辨率比較滿意的ADC芯片或帶ADC的MCU，然而在具體設(shè)計(jì)的時(shí)候，ADC的最大輸入信號(hào)離ADC模塊的參考電壓還相差一大截，這時(shí)當(dāng)初挑選的ADC分辨率精度就根本沒有被充分利用起來。如其這樣，還不如選個(gè)哪怕分辨率低點(diǎn)、但參考電壓跟輸入信號(hào)幅度匹配的ADC芯片，這樣或許成本上還可以省點(diǎn)。

那如何使ADC的動(dòng)態(tài)范圍與最大輸入信號(hào)的幅度相匹配？

一般可以通過合理地選擇參考電壓或使用一個(gè)前級(jí)放大器，使用ADC的全量程輸出，得到最大可能分辨率，從而提高轉(zhuǎn)換精度。

1、選擇合適的參考電壓

讓參考電壓與要測(cè)量信號(hào)的幅值匹配，使用ADC模塊的全范圍、滿量程輸出，以得到最大的分辨率。

2、使用前置放大器

如果與ADC的測(cè)量范圍相比，待測(cè)量的信號(hào)太小，可以使用一個(gè)外部的前級(jí)放大器。例如：如果要測(cè)量的信號(hào)變化范圍是0V至1V之間，而VDDA是3V，這個(gè)信號(hào)可以被放大，使它的峰-峰幅度與VDDA的數(shù)值相同，增益為3。 這個(gè)放大器可以把輸入信號(hào)的范圍轉(zhuǎn)換至ADC模塊的范圍。不過，此時(shí)注意設(shè)計(jì)這個(gè)放大器時(shí)不要引入其它額外的誤差。

所以，在做ADC應(yīng)用時(shí)，注意輸入信號(hào)幅度要盡量與ADC模塊的參考電壓想匹配，充分使用到滿量程，實(shí)現(xiàn)最佳轉(zhuǎn)換精度。