AD精确度和分辨率.docx
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2021-07-28
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ADC 制造商在数据手册中定义 ADC 性能的方式令人困惑，并且可能会在应用开发中导致
错误的推断。最大的困惑也许就是“分辨率”和“精确度”了——即 Resolution 和 Accuracy，
这是两个不同的参数，却经常被混用，但事实上，分辨率并不能代表精确度，反之亦然。
本文提出并解释了 ADC“分辨率”和“精确度”，它们与动态范围、噪声层的关系，以及在诸
如计量等应用中的含义。
ADC 动态范围，精确度和分辨率
动态范围被定义为系统可测量到的最小和最大信号的比例。
最大信号可为峰间值，零到峰(Zero-to-Peak)值或均方根(RMS)满量程。其中任何一个都会
给出不同值。例如，对于一个 1V 正弦波来说：
峰间(满量程)值＝2V
零到峰值＝1V
RMS 满量程＝0.707×峰值振幅＝0.707×1V＝0.707V
最小信号通常为 RMS 噪声，这是在未应用信号时测量的信号的均方根值。测量得到的
RMS 噪声级别将取决于测量时使用的带宽。每当带宽翻倍，记录的噪声将增长 1.41 或
3dB。
因此，一定要注意动态范围数字始终与某个带宽相关，而后者通常未被指定，这使记录的
值变得没有意义。
器件的信噪比(SNR)和动态范围多数时候被定义为同一个值，即：
动态范围 ＝ SNR ＝ RMS 满量程/RMS 噪声
并且经常使用 dB 作为单位，即
动态范围(dB) ＝ SNR(dB) ＝ 20*Log10 (RMS 满量程/RMS 噪声)
与使用 RMS 满量程相反，一些制造商为了使图表看上去更漂亮，引用零到峰或峰间值，
这使得最终的动态范围或 SNR 增加了 3dB 或 9dB，因此我们需要仔细研究规范以避免误
解。
在讨论 ADC 性能时，分辨率和精确度是经常被混用的两个术语。一定要注意，分辨率并不
能代表精确度，反之亦然。
ADC 分辨率由数字化输入信号时所使用的比特数决定。对于 16 位器件，总电压范围被表
示为 216 (65536)个独立的数字值或输出代码。因此，系统可以测量的绝对最小电平表示
为 1 比特，或 ADC 电压范围的 1/65536。
A/D 转换器的精确度是指对于给定模拟输入，实际数字输出与理论预期数字输出之间的接
近度。换而言之，转换器的精确度决定了数字输出代码中有多少个比特表示有关输入信号
的有用信息。
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