整这么多文字还是不直观易懂,到底啥是 ADC:

ADC 带宽与模拟抗混叠滤波器误差源

须理解的指标

分辨率

非线性度

实际使用的 ADC 除了上面说的量化误差外,还具有更多的误差源:

差分非线性误差 DNL(Differential Non-Linearity):当 ADC 输出在应该改变的时候没有改变,就会出现 DNL 误差。例如,假设给定输入的当前输出代码是 01101100,并且输入值增加了半步量化。代码应该是 01101100 + 1 位,或者 01101101。当输入电压低于当前输入电压时,也会发生相反的情况。此时由于种种原因,这种情况可能不会发生。在本例中,ADC 的误差为±1 位 DNL。

积分非线性误差 INL(Integral Non-Linearity):如果量化水平在整个输入范围内分布不均匀,就会出现 INL 误差。例如,某 ADC 具有 12 位(4096 个计数)分辨率和 4.096V 的参考电压。每个比特数正好表示输入电压变化的 1.000mV,因此,输入电压为 4096 mV,输出电压为 1111 1111 1111,即 0xFFF。对于某些 adc,输入 4095mV,甚至 4094mV,仍然会得到 0xFFF 的数字输出。实际情况是,在整个输入范围内,1 位的值发生了非常微小的变化,比如 1.001mV 或 0.999mV。积累的误差会导致一个或两个比特精度的全量程误差。

在为特定应用指定 ADC 时必须考虑这些因素。

ADC 带宽与模拟抗混叠滤波器误差源

所有 ADC 都存在由其物理缺陷引起的非线性误差,导致其输出偏离其输入的线性函数(或其他函数,在故意使用非线性 ADC 的情况下)。这些误差有时可以通过校准来减轻,或通过测试来避免。所谓校准,比如可以通过量点线性校准,假定 y 为 ADC 数值,x 为输入模拟电压:

ADC 带宽与模拟抗混叠滤波器误差源

应用实施策略:将上述 k/b,利用两个点进行校准,将校准数据 k/b 存储在非易失存储器中。补充说一下:工程实践中需要校准的原因还因为选取的外围电阻、电容器件都有误差,所以这也是另一个需要标定的重要原因。

采样率

模拟信号在时间上是连续的,因此有必要将其转换为数字序列,这是数字信号处理的基础。因此,需要定义从模拟信号中采样数字序列的速率。该速率称为转换器的采样率或采样频率。可以采样连续变化的带限信号,然后可以通过重构滤波器从离散时间值中再现原始信号。奈奎斯特 - 香农采样定理表明,只有当采样率高于信号最高频率的两倍时,才可以忠实再现原始信号。个人在使用时,一般会选 4 倍以上。

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