图 17-2 米尺精度对比
图 17-2 表示的精度一目了然,不需多说。和 ADC 精度关系重大的两个指标是 INL(Integral NonLiner)和 DNL(Differencial NonLiner)。
INL 指的是 ADC 器件在所有的数值上对应的模拟值,和真实值之间误差最大的那一个点的误差值,是 ADC 最重要的一个精度指标,单位是 LSB。LSB(Least Significant Bit)是最低有效位的意思,那么它实际上对应的就是 ADC 的分辨率。一个基准为 5.10V 的 8 位 ADC,它的分辨率就是 0.02V,用它去测量一个电压信号,得到的结果是 100,就表示它测到的电压值是 100*0.02V=2V,假定它的 INL 是 1LSB,就表示这个电压信号真实的准确值是在1.98V~2.02V 之间的,按理想情况对应得到的数字应该是 99~101,测量误差是一个最低有效位,即 1LSB。
DNL 表示的是 ADC 相邻两个刻度之间最大的差异,单位也是 LSB。一把分辨率是 1 毫米的尺子,相邻的刻度之间并不都刚好是 1 毫米,而总是会存在或大或小的误差。同理,一个 ADC 的两个刻度线之间也不总是准确的等于分辨率,也是存在误差,这个误差就是 DNL。
一个基准为 5.10V 的 8 位 ADC,假定它的 DNL 是 0.5LSB,那么当它的转换结果从 100 增加到 101 时,理想情况下实际电压应该增加 0.02V,但 DNL 为 0.5LSB 的情况下实际电压的增加值是在 0.01~0.03V 之间。值得一提的是 DNL 并非一定小于 1LSB,很多时候它会等于或大于 1LSB,这就相当于是一定程度上的刻度紊乱,当实际电压保持不变时,ADC 得出的结果可能会在几个数值之间跳动,很大程度上就是由于这个原因(但并不完全是,因为还有无时无处不在的干扰的影响)。转换速率转换速率,是指 ADC 每秒能进行采样转换的最大次数,单位是 sps(或 s/s、sa/s,即 samples per second),它与 ADC 完成一次从模拟到数字的转换所需要的时间互为倒数关系。ADC 的种类比较多,其中积分型的 ADC 转换时间是毫秒级的,属于低速 ADC;逐次逼近型 ADC转换时间是微妙级的,属于中速 ADC;并行/串行的 ADC 的转换时间可达到纳秒级,属于高速 ADC。
ADC 的这几个主要指标大家先熟悉一下,对于其它的,作为一个入门级别的选手来说,先不着急深入理解。以后使用过程中遇到了,再查找相关资料深入学习,当前重点是在头脑中建立一个 ADC 的基本概念。