dac和adc的分辨率计算，adc和dac的精度指标

在谈论精度之前，我们必须先谈谈分辨率。最近有一篇文章讨论了这个问题，底线是分辨率永远不等于准确性。例如，精度为0.2%（或俗称精度等级0.2）的四位半数字万用表将测量A 点电压为1.0000V，测量B 点电压为1.0005V。我们可以确定B点比A点高0.0005V，但A点的实际电压可能在0.9980和1.0020之间不确定。数字万用表有两个指标：精度和分辨率，因此ADC 和DAC 除了分辨率之外还具有精度指标。 A/D 器件的精度指标用其积分非线性或INL 值来表示。根据设备手册，可能会使用线性误差来表示。表示ADC器件所有数值点对应的模拟值与实际值误差最大的点的误差值。即输出值偏离线性的最大距离。单位为LSB（即最低有效位代表的数量）。例如，12位ADC：TLC2543，INL值为1LSB。接下来，如果参考为4.095V，测量某个电压时的转换结果为1000，则实际电压值可以分布在0.999和1.001V之间。 DAC 也是如此。与DAC7512相比，INL值为8LSB，因此如果参考电压为4.095V并且应用的数字量为1000，则输出电压将为0.992至1.008V。现在我们来谈谈DNL 值。从理论上讲，模数器件中相邻数据之间的模拟量差异是相同的。就像一把密度均匀的尺子。但事实并非如此。对于分辨率为1毫米的尺子来说，相邻两个刻度之间的距离不可能正好是1毫米。 ADC 的两个相邻刻度之间的最大差值称为差分非线性器。如果DNL值大于1，ADC甚至不能保证单调性，并且随着输入电压的增加，该值会在某一点减小。这种现象在SAR（按位比较）型ADC 中很常见。例如，12位ADC的INL=8LSB，DNL=3LSB（性能较差），参考为4.095V，A电压读数为1000，B电压读数为1200。则可以确定B点电压比A点电压高197203mV。而不是正好200mV。 DAC也是如此，有些DAC的DNL值为3LSB。那么，如果数字量增加200，则实际电压增加可能是197-203mV。许多具有相同分辨率的ADC 价格差异很大。除了速度和温度水平等原因外，INL和DNL这两个值也存在差异。例如，AD574非常昂贵，但其INL值可以达到0.5LSB，这对于SAR ADC来说并不容易。换成更便宜的2543。速度和分辨率相同，但INL值只有1-1.5LSB，精度降低了三倍。此外，技术和原理也决定了准确性。例如，SAR型ADC采用R-2R或C-2C结构，因此大电阻的微小误差将导致最后一位出现一些误差。 SAR ADC 的2^n 点附近误差最大，如128、1024、2048、切换权重点电阻。与1024值对应的电压可以小于与1023值对应的电压。这就是为什么许多SAR类型设备的DNL值大于1。然而，由于加权电阻误差不会累积，因此SAR ADC的INL值非常小。与SAR 类型器件完全相反的是梯形电阻模数/数模器件。例如，TLC5510 和DAC7512 等低成本模数器件。例如，7512由4095个电阻串联组成。每个阻力点都有误差，一般阻力误差在5%左右，但当然100%也不算离谱，也不可能是负数。因此，该类器件的DNL值很小，单调性得到保证。但串联时，各个电阻的误差累积，导致INL值较大，线性度较差。这里我想谈谈双积分ADC，它原则上可以保证线性。

例如，ICL7135在40,000字范围内可以实现0.5LSB的INL值（线性度达到1/80000！）和0.01LSB的DNL值，而这两个指标都在7135价格的10倍以内。优于其他模拟数字设备。因此，7135 等双积分器ADC 特别适合用于需要非常小的线性误差的数字电压表等情况。还应特别提及基准源。参考源是保证测量精度的重要因素。基准测试的一个重要指标是温度漂移，通常以ppm/K 表示。假设特定基准为30ppm/K，系统工作温度为20至70度，温度跨度为50度，则基准电压将产生30*50=1500ppm的漂移，从而产生0.15的误差。 %。温漂越小，参考源越贵，比30ppm/K 431、20ppm/K 385、1元和5、10ppm/K MC1403、4元和5、1ppm/K LM399贵70美分。 14元，0.5ppm/K LM199，130元。教科书毁了一代又一代的学生。一个有趣的现象值得一提：这里的大部分新生第一次设计ADC电路时，基准测试直接连接到VCC，他们自信地找到了他们的N课本。书中的基准有一个网络标记：+5V。所有学校教科书都是基于5V，因为世界各地的书籍都互相抄袭。课本上设置5V到5.000V是不是比较好？同学们就会知道这个5V不是VCC。或者可以提一下基准测试需要高稳定性。