转换器的分辨率与精度

只看该作者 · 2011-12-10 19:13

最近又在电子元件技术网上看一个产品介绍中看到了这样的说法“本产品采用16位高精度ADC”，看到这样的**我真想把这句话改为“本产品采用16位，高精度ADC”。因为实际上16位是分辨率，分辨率和转换精度是一个有联系但本质不同的概念。这也是设计人员常常在转换器选用时混淆的两个概念——分辨率和转换精度。
   分辨率是指一个转换器的数字接口所输出（ADC）或接受（DAC）的有效数字信号表示为二进制后的最大位数。在传统的逐次比较型转换器中它表示转换器内部进行逐次比较的级数。
   分辨率之所以常常被人误认为是精度指标的一个重要原因是，很多人认为分辨率的位数就像一把尺子上的刻度一样。分辨率越高就像一把尺子的刻度越密。似乎一般刻度密的尺子要比一把刻度疏的尺子要精确。但是一把尺子的刻度如果刻就不准哪么刻再密也不能说刻度密的尺子就更准。
   这里就要考虑尺子刻度刻法了。下面图中A、B两把标称刻度都是样的尺子，量中间的物体。可以看到尺子A的分度要比B的多。但是尺子A的刻度很不均匀。而尺子B，分度虽然少，但是刻度却很均匀。因此我们说尺子B比较准，也就是说尺子B的精度要比A高。

转换器的精度也是这样。并不是位数越高就一定精度越高。

   数据转换器中为了描述这种最小刻度与真实值之间的误差，提出了微分非线性误差（DNL：Differential NonLinearity error）。比如ADI的AD7606的INL最大为0.99LSB。那么实际上这款16位的ADC中，采样码的最后一位所表示的数据是不可以信的，因为INL已经接近1个LSB了，基本上可以把它看做15的ADC用了。原文地址：
      除了DNL外还有一个表示转换器精度的概念——INL，也就是积分非线性误差。积分非线性误差（Intergral Nonlinearity error： INL 相对精度误差）是在整个转换器量程上由于各个位的DNL所累积造成偏离真实值的最大程度。如果上图中两把尺子偏离实际最大的地方都在满量程处，那么可以看到尺子A要比B的INL要大。
DNL和INL的单位一般是LSB（最低有效位），但是在 ∑—Δ型转换器中也有用%FS（慢量程的百分数）表示的。