原创 AD的静态误差指标

2009-12-9 22:29 5781 5 11 分类: 模拟
分辩率(Resolution)
指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量,定义为满刻度与2n的比值。分辨率可以采用若干不同的方式表达,包括最低有效位(LSB)、百万分之一满刻度(ppm FS)、毫伏(mV)。
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量化误差 (Quantizing Error)
由于AD的有限分辩率而引起的误差,即有限分辩率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD(理想AD)的转移特性曲线(直线)之间的最大偏差。通常是1 个或半个最小数字量的模拟变化量,表示为1LSB、1/2LSB。


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这两个参数都已经描述过了。

绝对精度(Absolute Accuracy)
是指在整个刻度范围内,任一输入数码所对应的模拟量实际输出值与理论值之间的最大误差。

相对精度(Relative Accuracy)
与绝对精度表示同一含义,用最大误差相对于满刻度百分比表示。

偏移误差(Offset Error)
AD理想输出与实际输出之差,所有数字代码都存在这种误差。在实际中,偏移误差会使传递函数或模拟输入电压与对应数值输出代码间存在一个固定的偏移。通常计算偏移误差方法是测量第一个数字代码转换或“零”转换的电压,并将它与理论零点电压相比较。ADC的传输特性: D = K + GA(D数字编码,A模拟信号,K和G是常数)。在单极性转换器中,K是零,而在偏移双极性转换器中,K是-1 MSB。偏移误差是实际数值K与其理想数值之间的偏移量。


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增益误差(Gain Error)
预估传递函数和实际斜率的差别,增益误差通常在模数转换器最末或最后一个传输代码转换点计算。增益误差是实际数值G与其理想数值之间的差值,并且通常被表示为两者之间的百分比差,虽然在满刻度时被定义为对总误差的增益误差贡献(单位是mV或LSB)。
注意:在放大器和单极性数据转换器中,偏移误差和零误差是相同的,但是,在双极性转换器中却不同,要小心区分。
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AD线性误差(Linear Error)
AD的实际传输特性与直线的最大偏差,一般被表示为满刻度的百分比(也可以LSB给出)。选择直线有两种常见的方式:端点和最佳直线
端点法:偏差由通过原点和满刻度点(在增益调节之后)的直线测得。这是最有用的整体线性测量方法(因为误差估算取决于理想传输特性的偏差,而不是取决于一些任意的“最佳拟合点”),通常我们采用端点法。
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最佳直线法:对交流应用中的最佳失真估算较为准确,在数据表上得到较低的“线性误差”。利用直线拟合方法,由AD的传输特性得出最佳的拟合直线。通常得到的误差是前者的一半。对于误差冗余分析来说,这种方法没有用,这种方法很少使用。
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微分非线性(Differential nonlinearity,DNL)
理论上说,模数器件相邻两个数据之间,模拟量的差值都是一样的。就好比疏密均匀的尺子。但实际上,相邻两刻度之间的间距不可能都是相等的。ADC相邻两刻度之间最大的差异就叫微分非线性DNL,也称为差分非线性。我们也可以这样去理解:
在理想的情形下,在数字编码中的1LSB变化对应于模拟信号的严格的1 LSB变化。AD从一个数字转换到下一个数字转换应该有严格的1 LSB模拟输入的变化。在模拟信号对应于1 LSB数字变化大于或小于1 LSB的地方,被称为DNL误差。
注意:如果在ADC或者DAC的datasheet中没有清楚说明DNL参数的话,可视该转换器没有漏码,即暗示它有优于正负1LSB的DNL


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积分非线性(Integral nonlinearity,INL)
AD在所有的数值点上对应的模拟值和真实值之间误差最大的那一点的误差值,也就是输出数值偏离线性最大的距离。单位是LSB。INL是DNL误差的数学积分,即一个具有良好INL的ADC保证有良好的DNL。


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DNL和INL是指代码转换与理想状态之间的差异。DNL:代码步距与理论步距之差,INL:所有代码非线性误差的累计效应。
对一个AD来说,一段范围的输入电压产生一个给定输出代码,DNL为正时输入电压范围比理想的大,DNL为负时输入电压范围比理想的要小。从整个输出代码来看,每个输入电压代码步距差异累积起来以后和理想值相比会产生一个总差异,这个差异就是INL。
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文章评论6条评论)

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用户377235 2012-5-24 19:24

请问如何补偿AD的量化误差?

朱玉龙 2009-12-15 12:13

嗯,以前面试的都是被问到一些基础的问题

tengjingshu_112148725 2009-12-15 11:39

曾经面试时被问过AD DA的参数

用户1359678 2009-12-11 09:01

好的,回去尝试一下

朱玉龙 2009-12-10 09:29

如果你可以从中文的角度去理解概念,再从英文的角度去深化,我想问题会简单很多。也就是说得一起看,有概念以后找错误,一般中文的资料存在很多表述不清晰,不够详细的特点

用户1359678 2009-12-10 09:02

博主,我在看一些英文资料常常半途而废,你有什么方法可以既不用全看,又能汲取精华的呢?
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