我们在评估噪声前,不妨先来看看噪声与分辨率之间的关系。噪声和分辨率相互关联,彼此定义。噪声可定义为输出代码与理想代码间的随机偏差。通常噪声的表现形式是伏特、代码、数量或PPM,而分辨率单位通常为位数或 dB。为了说明这一点,我们不妨假设理想的 24 位 A/D 转换器具有5V模拟输入范围。显然,分辨率为24位,因为这是理想情况。如果我们用 dB 来反映分辨率的话,那么分辨率就是6.02 * N dB(这里的 N 是位数),即 144.5 dB。我们通常称这种定义为信噪比。如果我们用代码来表示噪声,那么噪声就是一个代码。如果我们用计数来表示噪声,那么它就是 16,777,216 次计数。如果我们用伏特来表示噪声,那么它就是 (1/16,777,216) * 5V,即 298 毫微伏。如果我们用 PPM 来表达噪声,那么它就是 1/16,777,216 PPM,即 0.06 PPM。

这提出了另一个问题,非理想A/D转换器的分辨率如何定义?“有效位数”(ENOB) 和/或“有效分辨率”等术语通常用于定义A/D转换器的可用分辨率,如果考虑到设备的噪声限制的话。为了有助于理解分辨率和“有效分辨率”或ENOB之间的区别,我们不妨先看一下理想的12位A/D转换器。理想的12位A/D转换器有4,096个代码,也就是说分辨率为244 PPM。如果将模拟输入转换为数字值时我们强制给转换器结果增加12位分辨率,那么我们就可以说我们获得了24位分辨率的A/D转换器。实际上只有12位有用。上面的例子可能并不像您想像的那么极端。例如,市场上实际销售的A/D转换器就号称是24位A/D。在大约 25 Hz 的数据输出速率时,其噪声约 0.4 PPM,就其本身而言是相当不错的。但是,0.4 PPM的噪声意味着只有大约21.3位的有效分辨率。谁动了我们的24位分辨率?此外,如果您提高采样率,那么噪声可能会超过 600 PPM,这就使其甚至比 12 位 A/D 还糟糕!

有没有可能实现真正的 24 位性能呢?答案是肯定的。不过我们要做好准备工作。幸运的是,我们可用各种技术来减小A/D转换器的噪声。此外,如果我们系统有干扰的话,那么我们也可采用类似的技术来减小或消除它。从本质上说,我们可使 A/D 转换器获得更高的实际分辨率位数,从而实现更高的整体系统性能。这就是综合各种技术的优势所在。

为了实现更高性能,我们必须了解 A/D 转换器功能有多强。一项确定 A/D 转换器性能的广为采纳的技术就是进行柱状图分析。柱状图可清楚地告诉我们A/D转换器在DNL、DC偏移和噪声方面的情况。柱状图显示了输出代码和输出代码出现次数之间的对比情况。从柱状图测试中,我们可评估出代码宽度或容量大小 (DNL)。通过将输入接地,我们可能评估出噪声方面的信息。如果A/D转换器DNL较好,噪声为白噪声,那么柱状图就应类似于高斯型或正常分布。如果代码宽度小,那么代码出现的就少;如果代码宽度较大,那么代码出现就较多。如果代码不出现,那么就表明代码缺失。柱状图分析能够成为一种非常强大的工具。我们可方便地了解 DNL 性能和噪声特性。

  • UC3846控制芯片工作原理控制图 逆变焊机原理与用途
  • 数字万用表电阻档测试二极管正反向没有阻值(使用万用表测量二极管的正向电阻,为什么各档)
  • 学单片机需要学数电模电吗(学单片机要先学数电模电吗)
  • 电工怎么选择适合自己用的万用表(电工初学者买什么样的万用表好)
  • 单片机需要同时运行多个任务怎么办(单片机怎么同时执行多个任务)
  • 电机保护的方案取决于负载的机械特性
  • 绝缘电阻表正负搭接不复零位是怎么回事
  • 短路怎么用万用表查