ADC参数解释及ADC应用

ADC 参数解释：

1. 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。分辩率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。

2. 转换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的 AD 转换所需的时间的倒数。 积分型 AD 的转换时间是毫秒级属低速 AD，逐次比较型 AD 是微秒级属中速 AD，全并行/ 串并行型 AD 可达到纳秒级。采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。为了保 证转换的正确完成，采样速率(Sample Rate)必须小于或等于转换速率。因此有人习惯上将 转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。常用单位是 ksps 和 Msps，表示每秒 采样千/百万次（kilo / Million Samples per Second）。

 3. 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。

4. 偏移误差(Offset Error) 输入信号为零时输出信号不为零的值，可外接电位器调至最小。

 5. 满刻度误差(Full Scale Error) 满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。

6. 微分非线性（Differential nonlinearity，DNL）ADC 相邻两刻度之间最大的差异。

7. 积分非线性（Integral nonlinearity，INL）表示了 ADC 器件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。

8. 总谐波失真（Total Harmonic Distotortion 缩写 THD）。

ADC 的选择：

首先看精度和速度，然后看输入通道数，输出的接口如 SPI 或者并行的，差分 还是单端输入的，输入范围是多少。如何选择你所需要的器件呢？要综合设计的诸项因素，系统技 术指标、成本、功耗、安装等，最主要的依据还是速度和精度。

 1. 精度与所测量的信号范围有关，但估算时要考虑到其他因素，转换器位数应该比总精度要 求的最低分辩率高一位。常见的 AD/DA 器件有 8 位，10 位，12 位，14 位，16 位等。

2. 速度根据输入信号的最高频率来确定，保证 ADC 的转换速率高于系统要求的采样频率。

 3. 通道有的单芯片内部含有多个 AD/DA 模块，可同时实现多路信号的转换；常见的多路 AD 器件只有一个公共的 AD 模块，由一个多路转换开关实现分时转换。 4. 数字接口方式接口有并行/串行之分，串行又有 SPI、I2C、SM 等多种不同标准。数值编码 通常是二进制，也有 BCD（二~十进制）、双极性的补码、偏移码等。 5. 模拟信号类型通常 AD 器件的模拟输入信号都是电压信号，而 DA 器件输出的模拟信号有 电压和电流两种。 6. 同时根据信号是否过零，还分成单极性（Unipolar）和双极性（Bipolar）。 7. 电源电压有单电源，双电源和不同电压范围之分，早期的 AD/DA 器件要有+15V/-15V，如 果选用单+5V 电源的芯片则可以使用单片机系统电源。 8. 基准电压有内、外基准和单、双基准之分。 9. 功耗一般 CMOS 工艺的芯片功耗较低，对于电池供电的手持系统对功耗要求比较高的场合 一定要注意功耗指标。 10. 封装形式：常见的封装是 DIP，现在表贴型 SO 封装的应用越来越多。 11. 跟踪/保持（Track/Hold 缩写 T/H）原则上直流和变化非常缓慢的信号可不用采样保持，其 他情况都应加采样保持。 12. 满幅度输出(Rail-to Rail) 新近业界出现的新概念，最先应用于运算放大器领域，指输出电 压的幅度可达输入电压范围。在 DA 中一般是指输出信号范围可达到电源电压范围。（国 内的翻译并不统一，如“轨-轨”、“满摆幅”） 主要针对高精度测量类的 AD. • 参考电压需要足够精确,推荐使用外部高精准参考电压。 • 如果 PGA 可调,增益系数一般是越小噪声越低。 • 一般最好用到满量程,此时 AD 精度不浪费。 • 如果有偏置,需要进行自校。