ADC参数定义和选型指南介绍！

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$ @" W* V  P% U1 b* D" T& y. \
5 X: y  u" j0 P2 j8 e- P7 d1. 分辩率(Resolution)
4 `9 _! s& L3 ]( q
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。
9 a8 G  m$ L- H7 ^& f3 U2. 转换速率(Conversion Rate)
3 M% r' W5 @. ^0 I9 u
! N9 y' u/ W+ I: X" z( U2 c3 S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。
3. 采样时间(Conversion Time)
4 F& P4 B1 M1 M# n
! b( z, W0 r  J5 }& F( o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）。
4. 量化误差(Quantizing Error)

0 v$ B* ~# r, S$ o" O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。
- k( f9 v$ \: y& v5 K5. 偏移误差(Offset Error)
0 B% X! L8 u3 |0 H/ s- M6 G4 j3 m9 p
8 @8 \6 j% u6 c7 C' l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。
6. 满刻度误差(Full Scale Error)
: u2 r! L6 B3 o! Q0 U- `3 j7 k3 N
满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。
7. 微分非线性（Differential nonlinearity，DNL）

. Z8 `7 P3 E# J* F. G% [ADC 相邻两刻度之间最大的差异。
8. 积分非线性（Integral nonlinearity，INL）
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" d+ O. d$ E  R) \% S/ O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。
9.总谐波失真（Total HARMonic Distotortion 缩写 THD）。
8 @0 G: X! q4 j+ R/ }( c+ M
% n5 C6 K! V0 @! \$ Y指输出信号比输入信号多出的谐波成分。谐波失真是系统不完全线性造成的。所有附加谐波电平之和称为总谐波失真。总谐波失真与频率有关。一般说来，1000Hz频率处的总谐波失真最小。ADC输出中的谐波失真是由ADC特性中存在的任何非线性引起的。每个实用的ADC都具有非线性特性。结果，每个实际ADC的输出中都存在谐波。DNL和INL是ADC特性非线性的量度，而THD是ADC输出中产生的谐波失真的量度。
2 s4 A# m0 H2 }; t* @6 k- O10.信噪比(SNR)
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信噪比用于描述ADC输出数据中，信号与噪声的幅值之比。常常有如下的定义方式：是指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例。
9 I4 L7 m9 M- G8 b" G5 p5 c- l信噪比的计量单位是dB，其计算方法是10lg(Ps/Pn)，其中Ps和Pn分别代表信号和噪声的有效功率，也可以换算成电压幅值的比率关系：20Lg(Vs/Vn)，Vs和Vn分别代表信号和噪声电压的“有效值”。
5 c! `% Q9 o. k, u% e8 kADC的SNR受许多因素影响，包括分辨率(Resolution)，线性度(Linearity)和精度(Accuracy)（量化级别与真实模拟信号的匹配程度），混叠(Aliasing)和抖动(Jitter)。ADC的SNR通常通过有效位数(ENOB)来表示，理想的ADC的ENOB等于其分辨率。量化误差的存在限制了理想ADC的SNR。一般认为，若ADC的SNR超过输入信号的SNR，则可认为输出的数字信号是对模拟输入信号的无失真数字表示。
! d9 d  _( J! j: t11.电源抑制PSR

如果X V的电源电压变化产生Y V的输出电压变化，则该电源的PSRR(折合到输出端)为X/Y。无量纲比通常称为电源电压抑制比(PSRR)，以dB表示时则称为电源电压抑制(PSR)。把电源的输入与输出看作独立的信号源，输入与输出的纹波比值即是PSRR，通常用对数形式表示，单位是dB。
% @# e9 Y0 j4 g$ p7 o  TPSRR=20log{[ripple(in)/ripple(out)]}
电源抑制比可分为交流电源抑制比和直流电源抑制比
交流电源抑制比(ACPSR)
& p+ M$ s% ]# Q1 A+ k先在供电电源端(比如标称电压为5V),在读取一个测量值Vi1，与之对应，在输出端测得电压值为Vo1;然后在电源电压上叠加一个频率为100HZ,有效值为200mV的信号,并读取第二个测量值Vi2,与之对应在输出端测得电压值Vo2, 按测量误差公式
8 t. B. \* O* u8 U3 P, }$ [# G输出端百分误差=(Vo2 -Vo1) /Vo1
7 ]; P+ Y: Y( [  [8 c电源端百分误差=(Vi2 -Vi1) /Vi1
  i$ d5 Y5 c- c0 c: L' w电源抑制比=输出端电压变化的百分数 / 电源电压变化的百分数
9 S3 A0 f* B; h  M注意:电源电压变化不是输入信号电压变化，PSRR表征的是电源电压不稳定对输出的影响。
* K* g2 V1 j& [' t! N( D) ^' p直流电源抑制比(DCPSR)
先在标称电源电压(5V)的情况下,读一个输出测量值,然后使电源电压变化 5%,在相同的输入信号电平下读取第二个输出测量值,按测量误差公式(同上题公式)计算得到的百分误差即为直流电源抑制比.
0 h# v6 q" y8 q0 E: f0 N- M11.共模抑制比(CMRR)

共模抑制比CMRR是差模电压放大倍数Aud与共模放大倍数Auc的绝对值之比.
CMRR=│Aud/Auc│ 或者CMR=20lg│Aud/Auc│(dB)
12.有效分辨率
3 X& V) H: K8 M+ W
+ a4 ~/ B# w5 b+ Z2 n' g% o虽然12位ADC的分辨率在数据手册上声明的可以达到12位，但受限于噪声，其有效位数可能只有11位；
13.ADC输入阻抗
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ADC的阻抗匹配问题在特定架构的ADC中显得尤为重要，其会影响数据转换的精度。当往特定接口串入ADC时候，其相当于并联一个阻抗为ADC输入阻抗的元件，故会对电路的分压产生一定的影响。当信号源内阻与ADC输入阻抗相近时，会对ADC精度产生较大的影响。常见的解决方案是保证源端相比于ADC输入阻抗低阻，或者采用输入缓冲器(一般Σ-Δ型ADC内会内置)来提高输入阻抗
ADC类型

! j9 n' B! f: P, jA/D转换器发展了30多年，经历了多次的技术革新，从并行、逐次逼近型、积分型ADC，到近年来新发展起来的∑-Δ型（Sigma-Delta）和流水线型ADC，它们各有其优缺点，能满足不同的应用场合的使用。
逐次逼近型、积分型、压频变换型等，主要应用于中速或较低速、中等精度的数据采集和智能仪器中。
分级型和流水线型ADC主要应用于高速情况下的瞬态信号处理、快速波形存储与记录、高速数据采集、视频信号量化及高速数字通讯技术等领域。
此外，采用脉动型和折叠型等结构的高速ADC，可应用于广播卫星中的基带解调等方面
ADC 的选择：
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' a3 Z% S2 o7 Z% h1 O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。
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    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。
' D3 ]8 h0 A- R! @" ]& K    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。
    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。
    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。
* A. Q+ y: q  l- G: \$ ^    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。
    同时根据信号是否过零，还分成单极性（Unipolar）和双极性（Bipolar）。
    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。
    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。
    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
& g4 v8 P0 o  H5 [3 X# K8 u    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。
    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

名字好听吗

ADC芯片成本参差不齐，选的好直接起飞，选的不好，直接破产。

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一般需求过来的时候，模拟量的采集，输入范围一定是刚需，不可忽略的。所以首先肯定先确认模拟量的输入范围，如果是0~3V的，ADC芯片都不用了，这样一下就省下了好几个MCU的成本。如果是0
~5V的模拟量，可以经过电阻网络分压到MCU，或者有的MCU的AD口直接可以接受0 ~5V的模拟量，或者用ADC芯片转化，这时候成本一下就上去了。能不用ADC芯片就不要用；如果输入电压是±5V之间，那没办法，选个合适的ADC芯片吧，±10V的情况也一样。
) W5 _% A& l. e8 x3 v绝对是刚需，之所以把这个需求放在最前面就是说一旦选了片子，如果出错是不可挽回的。

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采样率指ADC每秒钟会进行多少次的模拟量转数字量的操作，如10K/s就是说ADC每秒钟，就采集了10K个模拟量，并将模拟量转换为数字量。当采样声时，一般的采样率是44Kbps/s，当采样温度时，几K/s的采样率就够了。