了解ADC性能，尤其是與系統要求相關的性能，并不總是一件容易的事。例如，一個客戶為他們的產品設計了一個他們認為是簡單的低端測試系統?？蛻?需要 開發 精度 為 1% 的 測試 系統， 因此 決定 使用 與 MCU 集成 的 12 位 分辨率 ADC。使用集成ADC的原因是，它們有足夠的裕量來滿足12位ADC的精度要求。事實證明，這不是一個正確的評估。他們的第一個錯誤是他們不了解如何正確評估所需的準確性。

由于系統級測量不準確，其測試系統的初始制造運行顯示廢品率為2%。這促使他們走上了升級MCU的道路，以便他們可以實施額外的數字處理來提高系統精度。這是他們的第二個錯誤。他們錯誤地診斷了2%剔除率的根本原因，并通過應用額外的數字處理加劇了他們的第一個錯誤。結果是他們的下一次生產運行具有高達5%的廢品率和更高的可變性。

當客戶認為他們的準確性比他們需要的要高得多時，他們是如何設計一個失敗的系統？客戶未能解釋ADC的關鍵規格并將其應用于所需的系統要求。

讓我們回顧一下決策過程，以評估他們是如何在這種情況下結束的。客戶犯的第一個錯誤是將分辨率與精度和準確性混為一談，這是一個常見的錯誤。第二個錯誤是未能確定導致高拒絕率的真正錯誤來源。這反過來又導致了進一步提高廢品率的解決方案。

模數轉換器分辨率

分辨率是ADC的第一個也是搜索最廣泛的參數?？蛻舨榭戳薃DC分辨率，并假設它與ADC的精度和精密度相匹配。問題在于，分辨率、精度和準確度并不總是相關的，并且在給定的ADC上可能會有很大差異。

ADC的分辨率僅指ADC輸出的位數或代碼數。它不能定性指示來自ADC的數據的精度或準確度。

并非所有12位ADC都是平等的。您必須深入挖掘才能了解ADC提供的性能。

這可以通過查看分辨率的定性指標來實現，例如有效分辨率（位），有效位數（ENOB）和噪聲（伏特）。這些屬性用于以略有不同的方式定義分辨率。

有效分辨率只是考慮ADC相對于滿量程輸入的噪聲的可用ADC分辨率。有效分辨率通常用作定性品質因數，以指示DC RMS（均方根）噪聲的影響，即ADC讀數與平均值相差一個標準差。例如，如果從100位ADC獲取12個讀數，并將100個讀數的標準偏差計算為2位，則ADC的有效分辨率為10位。

ENOB類似于有效分辨率，但就位而言，它是AC RMS噪聲的定性品質因數。

噪聲是表示ADC有效分辨率的另一種方式，但它以伏特為單位進行量化。

當試圖根據參考輸入的信號比較ADC的性能時，噪聲很有用，而在試圖理解ADC的噪聲時，位很有用，因為它與ADC的滿量程代碼范圍有關。例如，讓我們比較具有12位有效分辨率的ADC和具有10位有效分辨率的ADC。具有12位有效分辨率的ADC具有5 V的滿量程范圍，折合到輸入端的噪聲為（5V/2^12）= 1.2mV。具有10位有效分辨率的ADC具有1 V的滿量程范圍，折合到輸入端的噪聲為（1V/2^10） = 0.98mV。12位有效分辨率ADC具有更高的折合輸入噪聲，因此最佳RMS精度為1.2mV，但輸入范圍更寬。10位有效分辨率具有較低的輸入參考噪聲，但具有較小的輸入范圍。

哪個ADC更好？答案取決于您的應用需求。

精度

精度是測量結果持續再現的能力，換句話說，是測量值的可重復性。測量精度越高，就越能發現細微的差異。精度高很好。

準確性

精度是測量與被測量的實際值相匹配的能力。嘗試測量特定值時需要它。高精度非常好。

精度和準確性哪個更重要？

假設我買了一套箭，然后去射箭場使用三個系統來展示精度和準確性。

圖 1 顯示了系統 1，這是一個精確系統的示例。請注意，箭頭是緊密分組的，這表明啟動箭頭的方法非?？芍貜汀５牵鼈儧]有接近靶心的預期目標，這意味著發射器或箭頭的性能無法準確。

圖 2 顯示了系統 2，這是一個精確、準確的系統示例。同樣，請注意箭頭是緊密分組的，這表明啟動箭頭的方法非?？芍貜?。另請注意，它們分組在靶心上，這表明精度很高。

圖 3 顯示了系統 3，這是一個既不精確也不準確的系統示例。箭頭沒有緊密分組，精度低。

精度和準確性哪個更重要？

為了回答這個問題，讓我們再次看一下這三個系統。

如果一個月后，制造了一套新的箭，而我在射箭場使用這些箭，會發生什么？我希望系統 1 中的分組保持緊密，但由于新箭頭與舊箭頭不同，因此分組可能已移動到目標上的不同位置。我還希望系統 2 和系統 3 中的分組與以前相同。

如果第二天射箭場的溫度、濕度或風改變了方向會怎樣？同樣，我希望系統 1 中的分組保持緊密，但分組將移動到目標上的不同位置。此外，我希望系統 2 和系統 3 中的分組與以前相同。

如果我每天發射一組環境條件不斷變化的新制造的箭頭，會發生什么？大約 30 天后，系統 2 看起來與第一天相同，但系統 1 和系統 3 將開始看起來相同。隨著時間的推移，沒有精度的精密系統開始看起來像一個既沒有精度也沒有精度的系統，因為精度會根據內部變化（制造）和外部變化（環境）而變化。

這就是本文開頭示例中客戶所發生的情況。他們認為自己有準確性，但意識到他們沒有。然后他們試圖提高精度來補償，但系統發生了變化，因此他們失去了精度和準確性，不得不重新設計他們的系統。

現在我們對分辨率、精度和準確度有了很好的了解，我們可以將這種理解應用到我們的ADC上。在第二部分中，我們將繼續探索客戶示例，以了解定義精度和準確度的ADC參數。這將最終使我們能夠達到滿足我們要求的系統精度。

審核編輯：郭婷