1.分辨率
AD转换器的分辨率以二进制数的尾数表示。
eg:8位AD,输入的信号5V,那么这个AD能够识别输入的最小电压是:5/2^8=5/256=19.53mv
再比如:某个8位AD能识别-10V至+10V,若最高位表示正负符号,那么其能够识别输入的最小电压是:20/2^7=20/128=156mv
2.转换误差
表示AD转换器实际输出的数字量与理论输出数字量之间差别
理想状态下:输入模拟信号所有转换点应当与实际值在同一点直线上。
但是实际不能做到完美符合,有环境因素或者芯片本身的误差等,所以想要真正准确就需要做校准。
举例:满量程输入范围为4.096V的12位转换器中:
失调误差 =±3LSB
增益误差 =±5LSB (如增益误差 =±0.2%,就是4096*0.002 约=±8mv)
LSB (Least Significant Bit),意思为最低有效位
所以这里LSB值:4.096/4096 = 1mv
失调误差是指在输入为零电压时,采集获得的数字量并不为零,它与理想转移函数的零点总是差一个固定的量,这个量就是失调误差.
增益误差,是数据转换器的增益误差,代表实际传输函数的斜率与理想传输函数的斜率的差别
通俗来讲,增益误差是实际数值与理想数值之间的差值
(y = kx,来讲,当输入信号值x一样时,实际值与理论值不同,结果就是k斜率的差别
理论值曲线就是线性,k = 1.
)
增益误差通常用LSB或满量程范围的百分比表示。增益误差可以利用硬件或软件校准,是满量程误差减去失调误差(这个校准在当初做额温枪项目体现就很明显,这个等下再讲)
3.转换精度
具有某种分辨率的转换器在量化过程中由于采用四舍五入方法,因此做大误差应为分辨率的一半,
eg某个8位输入-10V至+10V,转换器8位,最高位是正负符号,其分辨率 = 20/128 = 156mv,156*0.5 = 78mv
既最大的量化误差40mv ,相对于全量程0.4%(40/10000)
4.转换时间
并行比较转换器转换时间在50ns以内
逐次比较型转换器时间在10-50us
间接型转换时间早几十毫秒至加百毫秒
5.测试
如温度传感器输出电压在0-0.25v,(温度范围在0-400度),需要分辨率0.1度,AD供电3V,试问要几位AD才能采集?
先确定0.1度变化需要多少伏值,0.25/4000= 0.0000625
3/0.0000625=48000,所以>=48000就可以,既选用16位AD采集就OK
6.校准
在AD采集数据时,实际转换出来的值不可抗与理论计算的值一模一样,这中间有转换器的误差和使用环境的影响,既假设现在AD转换器输入基准值0.5V,理论上也要输出0.5V的值,但实际却不是(偏小或者偏大)
向在温度测量精度要求比较高的应用中,这种误差是不允许的,如这次疫情中我们常用的额温枪,采集温度数据就需要读取热电堆的AD值,在进行查表从而确定温度。
既在这个AD测量中,我们所得到的值就需要进行校准。