在本系列的第一部分中,我們描述了一個(gè)客戶(hù)問(wèn)題。他們沒(méi)有獲得系統(tǒng)預(yù)期的精度,即使他們認(rèn)為他們選擇了適當(dāng)?shù)?a href="http://srfitnesspt.com/tags/adc/" target="_blank">ADC性能水平。我們還定義了分辨率、精度和準(zhǔn)確度。
現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了精度和準(zhǔn)確度以及它們與系統(tǒng)性能的關(guān)系,我們將研究定義精度和準(zhǔn)確度的ADC的關(guān)鍵規(guī)格。
定義精度的規(guī)格
定義精度的參數(shù)與定性定義分辨率的參數(shù)相同。即有效分辨率(位)、有效位數(shù)(ENOB)和噪聲(伏特)。這些參數(shù)指示ADC測(cè)量的可重復(fù)性,通常以RMS測(cè)量的形式提供。
讓我們看一下有效分辨率。它是通過(guò)從ADC獲取采樣數(shù)據(jù)的直方圖來(lái)測(cè)量的。對(duì)ADC的輸入施加固定電壓,并繪制每個(gè)輸出代碼的出現(xiàn)次數(shù)。每個(gè)ADC都有噪聲,直方圖不僅可以指示噪聲分布,還可以指示寬帶噪聲。如果寬帶噪聲為白色,則直方圖將具有高斯分布,如圖1所示。ADC直方圖中的高斯分布表明噪聲是隨機(jī)的,可以使用數(shù)字處理技術(shù)來(lái)降低噪聲,即提高精度。
計(jì)算直方圖的標(biāo)準(zhǔn)偏差可定義ADC的RMS噪聲。RMS噪聲通常定義為與平均值相差68西格瑪,表示3.3%的ADC值將在此范圍內(nèi)。峰峰值或無(wú)閃爍噪聲通常定義為與平均值相差3.99 Σ,表明9.<>%的ADC值將在此范圍內(nèi)。一些應(yīng)用使用RMS噪聲作為規(guī)格,而一些應(yīng)用需要峰峰值或無(wú)閃爍噪聲。例如,電子秤必須顯示穩(wěn)定的值,精度非常高,因此電子秤的噪聲性能以峰峰值或無(wú)閃爍噪聲來(lái)定義。
比較RMS和峰峰值噪聲(以位為單位)時(shí),將RMS噪聲調(diào)整2.7位以轉(zhuǎn)換為峰峰值噪聲。例如,具有11.7位RMS有效分辨率的ADC將具有9.0位峰峰值有效分辨率。
ENOB和噪聲以類(lèi)似的方式確定。
定義精度的規(guī)范
如果假設(shè)ADC的輸出是完全線(xiàn)性的,那么任何影響線(xiàn)性度的規(guī)格都可以被認(rèn)為也會(huì)影響精度。影響精度的關(guān)鍵規(guī)格是失調(diào)、增益和線(xiàn)性度。
失調(diào)是ADC零點(diǎn)的偏移,可以是正的,也可以是負(fù)的。
增益是ADC輸出斜率的偏移,可以是正數(shù),也可以是負(fù)數(shù)。
線(xiàn)性度以?xún)煞N方式定義。首先,微分非線(xiàn)性(DNL)定義為代碼大小與理想大?。创a寬度)的差異。如果代碼的大小大于理想值,則它將在直方圖中以比預(yù)期更高的出現(xiàn)次數(shù)表現(xiàn)出來(lái)。如果代碼大小小于理想值,則直方圖中將顯示較少的出現(xiàn)次數(shù)。
線(xiàn)性的第二個(gè)方面是積分非線(xiàn)性(INL)。INL是輸出代碼與ADC理想斜率的偏差。
需要注意的是,失調(diào)和增益誤差可以通過(guò)校準(zhǔn)輕松消除以提高精度,但線(xiàn)性誤差不能通過(guò)校準(zhǔn)輕松消除。
關(guān)于精度規(guī)格的最后一點(diǎn)說(shuō)明:一些ADC指定總非調(diào)整誤差(TUE),其中包括失調(diào)、增益和線(xiàn)性度。在 TUE 計(jì)算中,他們通常使用貢獻(xiàn)誤差源的和方根 (RSS) 來(lái)計(jì)算總誤差。依靠TUE來(lái)量化ADC的精度時(shí),請(qǐng)確保數(shù)據(jù)手冊(cè)明確定義了如何計(jì)算TUE。
審核編輯:郭婷
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