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ADC 分辨率和精度那个重要

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发表于 2023-6-15 16:32 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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分辨率和精度这两个,经常拿在一起说,才接触的时候经常混为一谈。$ j- j* i  p7 X9 l5 R& j9 |3 e+ y, D& e; N
7 O# m5 r) ?0 i1 n& U
2 @5 ]; A/ @, G/ L( [8 z& b9 F7 u6 L) f0 z7 U: N1 Q6 m. i" ?0 E
对于ADC来说,这两样也是非常重要的参数,往往也决定了芯片价格,显然,我们都清楚同一个系列,16位AD一般比12位AD价格贵,但是同样是12位AD,不同厂商间又以什么参数区分性能呢?性能往往决定价格,那么什么参数对价格影响较大呢?不好意思,我其实还是有些迷惑的,但是看了下篇文章,至少知道“精度”是有很大影响力的。该篇文章主要解释ADC分辨率和精度的区别,非常详细且易懂,值得一看,全文如下:8 H. Y3 X/ I5 k8 X; R7 C" H* x/ J7 D( a8 U
& ~" o( M( f$ E& y6 V, C
7 d% P( H9 P6 b/ B& Q* X, e; [最近做了一块板子,当然考虑到元器件的选型了,由于指标中要求精度比较高,所以对于AD的选型很慎重。
7 D) ~) F& J' S$ b- C. k0 X! b1 i. Z, C1 O1 O( N" n2 v) @( \4 e3 |) H3 s
3 A  r& t" c2 u# n2 H1 G+ W4 @9 t很多人对于精度和分辨率的概念不清楚,这里我做一下总结,希望大家不要混淆。5 P* v( V0 O! c9 l  _( t
; f6 _& G/ P& F  e0 O  B# a
! P7 J* W: q, Z: B; K# Z我们搞电子开发的,经常跟“精度”与“分辨率”打交道,这个问题不是三言两语能搞得清楚的,在这里只作抛砖引玉了。
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简单点说,“精度”是用来描述物理量的准确程度的,而“分辨率”是用来描述刻度划分的。从定义上看,这两个量应该是风马牛不相及的。(是不是有朋友感到愕然^_^)。很多卖传感器的JS就是利用这一点来糊弄人的了。简单做个比喻:有这么一把常见的塑料尺(中学生用的那种),它的量程是10厘米,上面有100个刻度,最小能读出1毫米的有效值。那么我们就说这把尺子的分辨率是1毫米,或者量程的1%;而它的实际精度就不得而知了(算是0.1毫米吧)。当我们用火来烤一下它,并且把它拉长一段,然后再考察一下它。我们不难发现,它还有有100个刻度,它的“分辨率”还是1毫米,跟原来一样!然而,您还会认为它的精度还是原来的0.1毫米么?(这个例子是引用网上的,个人觉得比喻的很形象!)9 @. h0 i0 O: d* D2 w# i* q7 z' g  [8 `* n
& \$ z1 |# t" Z" ^' O2 g! z! `
回到电子技术上,我们考察一个常用的数字温度传感器:AD7416。供应商只是大肆宣扬它有10位的AD,分辨率是1/1024。那么,很多人就会这么欣喜:哇塞,如果测量温度0-100摄氏度,100/1024……约等于0.098摄氏度!这么高的精度,足够用了。但是我们去浏览一下AD7416的数据手册,居然发现里面赫然写着:测量精度0.25摄氏度!所以说分辨率跟精度完全是两回事,在这个温度传感器里,只要你愿意,你甚至可以用一个14位的AD,获得1/16384的分辨率,但是测量值的精度还是0.25摄氏度^_^* p$ d: Q% z; D

% d% d8 e3 S+ c, ^所以很多朋友一谈到精度,马上就和分辨率联系起来了,包括有些项目负责人,只会在那里说:这个系统精度要求很高啊,你们AD的位数至少要多少多少啊……' F( t  Q$ j6 f; S4 S# Z7 m) ^% }( i

, x. h0 H# l) @, g其实,仔细浏览一下AD的数据手册,会发现跟精度有关的有两个很重要的指标:DNL和INL。似乎知道这两个指标的朋友并不多,所以在这里很有必要解释一下。: u( `$ X9 _/ E/ q: @& u8 X! F

9 W5 {  Y4 m. q( D- n( uDNL:Differencial NonLiner——微分非线性度) c6 i% f) N1 h3 O% K. K
1 s1 J$ N$ e/ n7 o
INL:Interger NonLiner——积分非线性度(精度主要用这个值来表示)5 v; A" A% q8 B& G7 z
: m+ _; r$ B+ k  ^0 g: f: [0 e) h5 R2 ?
他表示了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。单位是LSB(即最低位所表示的量)。2 |* g2 R# v1 |1 q- i& b8 [. |/ o1 I4 X) F
0 Q! G+ k0 @. o, A3 K% e
2 W5 k( R0 g0 @- z- m- S当然,像有的AD如△—∑系列的AD,也用Linearity error 来表示精度。, C3 i! b: d' w7 C1 X9 ^  Y7 Q' O4 m7 X
8 r) q+ n+ M  p7 q: w8 [2 c
/ ^$ ]8 O, z4 v! y1 L为什么有的AD很贵,就是因为INL很低。分辨率同为12bit的两个ADC,一个INL=±3LSB,而一个做到了±1.5LSB,那么他们的价格可能相差一倍。
. f3 N8 o$ d% q# {3 p& T
2 g; x9 e/ o5 z7 l5 r# ^/ ~- W' R4 o# I0 K/ Z- ~
所以在这里帮大家把这两个概念理一下,以后大家就可以理直气壮的说精度和分辨率了,而不是将精度理解为分辨率。希望对大家有用!# b# R* l- I0 G4 T0 z* Q
; R. v0 F% r0 y2 D2 d# z+ C( J( ^7 ~4 l( q8 `: v+ I
) m6 a! V, n, H' i5 T. u: l
分辨率计算:测量电压范围/(2^AD位数-1);+ X
: q1 ~$ U5 c. x* c! n+ |3 z, n; n: p
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