ADC指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模數(shù)轉(zhuǎn)換器是指將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號的器件。真實(shí)世界的模擬信號，例如溫度、壓力、聲音或者圖像等，需要轉(zhuǎn)換成更容易儲(chǔ)存、處理和發(fā)射的數(shù)字形式。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，在各種不同的產(chǎn)品中都可以找到它的身影。

　　ADC制造商在數(shù)據(jù)手冊中定義ADC性能的方式令人困惑，并且可能會(huì)在應(yīng)用開發(fā)中導(dǎo)致錯(cuò)誤的推斷。最大的困惑也許就是“分辨率”和“精確度”了——即Resolution和Accuracy，這是兩個(gè)不同的參數(shù)，卻經(jīng)常被混用，但事實(shí)上，分辨率并不能代表精確度，反之亦然。本文提出并解釋了ADC“分辨率”和“精確度”，它們與動(dòng)態(tài)范圍、噪聲層的關(guān)系，以及在諸如計(jì)量等應(yīng)用中的含義。

　　adc的參數(shù)

　　1）分辯率（Resolution） 指數(shù)字量變化一個(gè)最小量時(shí)模擬信號的變化量，定義為滿刻度與2n的比值。分辯率又稱精度，通常以數(shù)字信號的位數(shù)來表示。

　　2） 轉(zhuǎn)換速率（Conversion Rate）是指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的AD轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間的倒數(shù)。積分型AD的轉(zhuǎn)換時(shí)間是毫秒級屬低速AD，逐次比較型AD是微秒級屬中速AD，全并 行/串并行型AD可達(dá)到納秒級。采樣時(shí)間則是另外一個(gè)概念，是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。為了保證轉(zhuǎn)換的正確完成，采樣速率（Sample Rate）必須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。因此有人習(xí)慣上將轉(zhuǎn)換速率在數(shù)值上等同于采樣速率也是可以接受的。常用單位是ksps和Msps，表示每秒采樣千/百 萬次（kilo / Million Samples per Second）。

　　3）量化誤差（Quantizing Error） 由于AD的有限分辯率而引起的誤差，即有限分辯率AD的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線與無限分辯率AD（理想AD）的轉(zhuǎn)移特性曲線（直線）之間的最大偏差。通常是1 個(gè)或半個(gè)最小數(shù)字量的模擬變化量，表示為1LSB、1/2LSB。

　　4）偏移誤差（Offset Error） 輸入信號為零時(shí)輸出信號不為零的值，可外接電位器調(diào)至最小。

　　5）滿刻度誤差（Full Scale Error） 滿度輸出時(shí)對應(yīng)的輸入信號與理想輸入信號值之差。 6）線性度（Linearity） 實(shí)際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移，不包括以上三種誤差。 其他指標(biāo)還有：絕對精度（Absolute Accuracy） ，相對精度（Relative Accuracy），微分非線性，單調(diào)性和無錯(cuò)碼，總諧波失真（Total Harmonic Distotortion縮寫THD）和積分非線性。

　　AD的選擇，首先看精度和速度，然后看是幾路的，什么輸出的比如SPI或者并行的，差分還是單端輸入的，輸入范圍是多少，這些都是選AD需要考慮的。DA 呢，主要是精度和輸出，比如是電壓輸出啊，4-20mA電流輸出啊，等等。DSP呢，用來計(jì)算嘛，所以主要是看運(yùn)算能力了，當(dāng)然，外圍的接口也是需要考慮 的。個(gè)人看法，TI的單DSP處理能力還可以，ADI的多DSP聯(lián)合使用的優(yōu)點(diǎn)特別突出，當(dāng)然了，不同檔次的DSP的運(yùn)算能力和速度都是有很大差別的。

　　ADC的動(dòng)態(tài)范圍精確度和分辨率

　　動(dòng)態(tài)范圍被定義為系統(tǒng)可測量到的最小和最大信號的比例。

　　最大信號可為峰間值，零到峰（Zero-to-Peak）值或均方根（RMS）滿量程。其中任何一個(gè)都會(huì)給出不同值。例如，對于一個(gè)1V正弦波來說： 峰間（滿量程）值＝2V 零到峰值＝1V

　　RMS滿量程＝0.707×峰值振幅＝0.707×1V＝0.707V

　　最小信號通常為RMS噪聲，這是在未應(yīng)用信號時(shí)測量的信號的均方根值。測量得到的RMS噪聲級別將取決于測量時(shí)使用的帶寬。每當(dāng)帶寬翻倍，記錄的噪聲將增長1.41或3dB。

　　因此，一定要注意動(dòng)態(tài)范圍數(shù)字始終與某個(gè)帶寬相關(guān)，而后者通常未被指定，這使記錄的值變得沒有意義。 器件的信噪比（SNR）和動(dòng)態(tài)范圍多數(shù)時(shí)候被定義為同一個(gè)值，即： 動(dòng)態(tài)范圍 ＝ SNR ＝ RMS滿量程/RMS噪聲 并且經(jīng)常使用dB作為單位，即

　　動(dòng)態(tài)范圍（dB） ＝ SNR（dB） ＝ 20*Log10 （RMS滿量程/RMS噪聲）

　　與使用RMS滿量程相反，一些制造商為了使圖表看上去更漂亮，引用零到峰或峰間值，這使得最終的動(dòng)態(tài)范圍或SNR增加了3dB或9dB，因此我們需要仔細(xì)研究規(guī)范以避免誤解。

　　在討論ADC性能時(shí)，分辨率和精確度是經(jīng)常被混用的兩個(gè)術(shù)語。一定要注意，分辨率并不能代表精確度，反之亦然。

　　ADC分辨率由數(shù)字化輸入信號時(shí)所使用的比特?cái)?shù)決定。對于16位器件，總電壓范圍被表示為216 （65536）個(gè)獨(dú)立的數(shù)字值或輸出代碼。因此，系統(tǒng)可以測量的絕對最小電平表示為1比特，或ADC電壓范圍的1/65536。

　　A/D轉(zhuǎn)換器的精確度是指對于給定模擬輸入，實(shí)際數(shù)字輸出與理論預(yù)期數(shù)字輸出之間的接近度。換而言之，轉(zhuǎn)換器的精確度決定了數(shù)字輸出代碼中有多少個(gè)比特表示有關(guān)輸入信號的有用信息。

　　如前所述，對于16位ADC分辨率，由于出現(xiàn)內(nèi)部或外部誤差源，實(shí)際的精確度可能遠(yuǎn)小于分辨率。因此，舉例而言，一個(gè)給定的16位ADC可能只能提供12位的精確度。對于這種情況，4LSb（最低有效位）表示ADC中生成的隨機(jī)噪聲。

　　ADC動(dòng)態(tài)范圍和ADC精確度通常指相同的內(nèi)容。 圖 1 展示了基本的ADC測量電路。

　　圖1：基本的ADC測量電路。

　　理想ADC生成一個(gè)數(shù)字輸出代碼，是關(guān)于模擬信號電壓和電壓參考輸入的方程，其中 輸出代碼 ＝ 滿量程電壓 × ［VIN+ - VIN-］ / ［VREF+ - VREF-］ ＝ 滿量程電壓 × ［VIN /VREF］

　　每個(gè)數(shù)字輸出代碼表示參考電壓的一個(gè)小數(shù)值。

　　必須注意，ADC動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)當(dāng)匹配將要轉(zhuǎn)換的信號的最大振幅，這樣才能使ADC轉(zhuǎn)換精度最大化。 現(xiàn)在假設(shè)將要轉(zhuǎn)換的信號在0V到2.5V間變化，而VREF等于3.3V，如圖2所示。

　　圖2：輸入信號振幅和ADC動(dòng)態(tài)范圍。

　　16位ADC將包括216 ＝ 65536個(gè)步驟或轉(zhuǎn)換，且最低有效位（LSB）＝VREF/65536＝3.3V/65536＝50.35uV。對于理想的ADC，所有代碼都具有1LSB的相同寬度。

　　如果ADC的最大信號值為2.5V，那么意味著總共有49652次轉(zhuǎn)換（2.5V/1LSB）。對于這種情況，將有15884次轉(zhuǎn)換未被使用（65536-49652＝15884）。這反應(yīng)了轉(zhuǎn)換后的信號精確度損失或ENOB損失（損失0.4位）。 如果ADC參考（VREF）和ADC最大信號電平之間的差異增加，那么ENOB損失或精確度損失將加劇。例如，如果ADC最大信號電平為1.2V且VREF＝3.3V，那么ENOB損失將為1.5位。因此ADC動(dòng)態(tài)范圍一定要匹配最大信號振幅，以獲得最高精確度。